Er$^{3+}$/Yb$^{3+}$/Li$^{+}$ 이온이 첨가된 SrWO$_{4}$와 SrMoO$_{4}$의 녹색상방형광 연구 = Green Upconversion Luminescence of Yb$^{3+}$/Er$^{3+}$/Li$^{+}$ Tri-doped SrWO$_{4}$ and SrMoO$_{4}$

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Er$^{3+}$and Yb$^{3+}$ co-doped SrWO$_{4}$ and SrMoO$_{4}$ polycrystalline powders were prepared by using a solid-state reaction, and their upconversion luminescence (UCL) properties were investigated in detail. Under 975 nm laser diode excitation, strong green UCL emission peaks at 530 nm and 550 nm, which were due to transitions from the $^{2}$H$_{11/2}$ and the $^{4}$S$_{3/2}$ states to the ground state ($^{4}$I$_{15/2}$) of the Er$^{3+}$ ion, were observed. The incorporation of Li$^{+}$ ions into the SrWO$_{4}$:Er$^{3+}$/Yb$^{3+}$ and the SrMoO$_{4}$:Er$^{3+}$/Yb$^{3+}$ samples for charge compensation increased the intensity of the green UCL by more than 5 times because the Li$^{+}$ ions acted as charge compensators, which modified the strength of the crystal field by the reduction of the lattice constant and the distortion of the local crystal field. However, Li$^{+}$ ions in excess of the number needed for charge compensation at interstitial lattice sites increased the lattice constant, thus reducing the strength of the local crystal field around the rare-earth ions.

국문 초록 (Abstract)

5 몰\% Er$^{3+}$와 10 몰\% Yb$^{3+}$ 과 $x$ 몰\% ($x$ = 0, 7.5, 15, 22.5)의 Li$^{+}$이온을 첨가한 SrWO$_{4}$와 SrMoO$_{4}$형광체 분말을 고상반응법으로 합성하고 상방전환형광 (Upconversion Luminescence: UCL)형광을 조사하였다. 불순물 함량에 관계없이 모든 형광체 분말의 결정구조는 주 회절 피크 (112)면을 갖는 scheelite 구조였다. 975 nm 레이저 다이오드를 시료에 입사하여 530 nm와 550 nm 중심파장을 갖는 강한 녹색 UC 형광을 관찰하였다. SrWO$_{4}$:Er$^{3+}$/Yb$^{3+}$와 SrMoO$_{4}$:Er$^{3+}$/Yb$^{3+}$에 Li$^{+}$ 이온의 첨가농도를 전하보상조건에 부합하는 15 몰\% 까지 증가하면 격자상수가 줄어들고 녹색형광의 세기도 5 $\sim$ 11배 증가하였고, 더 많이 첨가하면 오히려 상방형광의 세기는 줄어들었다. 치환된 Li$^{+}$ 이온은 격자상수를 줄이고 희토류이온 주위의 결정장 왜곡을 효과적으로 유발하며, 틈새에 들어간 Li$^{+}$ 이온은 오히려 결정상수를 증가시켜 결정장의 크기를 줄이는 역할을 하는 것으로 판단된다.

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