고분자 착체 조합 화학법을 이용한 Tb이 첨가된 $SrO-Gd_2O_3-Al_2O_3$계 형광물질의 합성 및 탐색 = Synthesis and Screening of the System $SrO-Gd_2O_3-Al_2O_3$Doped with Tb by Polymerized-Complex Combinatorial Chemistry

국문 초록 (Abstract)

조합화학은 한번에 여러 후보 물질을 소량 합성하여 원하는 물성을 갖는 물질을 탐색하는 기술이다. 본 연구에서는 고분자 착체 조합 화학법을 이용하여, 터븀이 도핑된 $SrO-Gd_2O_3-Al_2O_3$계에 대한 형광 물질을 합성하고 특성을 검색하였다. 합성 실험은 세 성분의 조성이 약 0.05몰씩 차이를 갖게하되 모든 금속 이온 당량의 합이 1몰이 되도록 작성한 조성표에 따라 금속이온 용액, 구연산 용액 및 에틸렌 글리콜 용액을 사용하여, 고분자 착체 전구체를 형성하는 Pechini법으로 합성하였다. 합성된 전구체를 1000~1500$^{\circ}C$로 열처리한 후 제조된 분말을 UV PL(Photoluminescence)과 VUV(Vacuum-UV: 147nm) PL로 측정하여 그 특성을 검토하였다. 또한 합성된 분말의 결정성과 입자형상은 XRD와 SEM을 이용하여 확인하고 관찰하였다. UV PL 측정 결과, 240nm 여기하에서는 $Sr_{0.6}Gd_{0.12}Al_{0.17}Tb_{0.1}$$O_{\delta}$, 275 nm 여기하에서는 $Sr_{0.03}Gd_{0.89}Al_{0.03}Tb_{0.06}O_{\delta}$와 $Sr_{0.6}Gd_{0.12}Al_{0.17}Tb_{0.1}O_{\delta}$ 그리고 307nm 여기하에서는 $Sr_{0.03}Gd_{0.89}Al_{0.03}Tb_{0.06}O_{\delta}$의 조성에서 543nm의 발광 세기가 크게 나타났다. 그리고 VUV PL 측정 결과는 $Gd_{1-x-y}Al_xTb_yO_{\delta}$: 0.595 < x < 0.733, 0.016 < y < 0.017 그리고 $Sr_xAl_{1-x-y}Tb_yO_{\delta}$: 0.049 < x < 0.064, 0.02 < y < 0.039의 조성범위에서 345nm 의 발광세기가 크게 나타났다. 이 조성의 녹색 형광체는 plasma display panel에 적용 가능하다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The combinatorial approach has been applied to discover and optimize the composition of the novel or enhanced materials. In this study, we screened the optimum composition of the system SrO-Gd$_2$O$_3$-Al$_2$O$_3$ doped with $Tb^{3+}$ by a polymerized-complex combinatorial chemistry method. Mixtures with compositions of Sr, Gd and Al component that is in the range from 0 to 1 in about 0.05 increments could be tested. The sample powders were synthesized by a polymerized complex method. To prepare appropriately polymeric precursors, we used the metallic nitrates, citric acid and ethylene glycol. The luminescence properties of the synthesized powders are investigated using the UV and VUV (Vacuum-UV: 147 nm) photoluminescence spectrometer. In addition, the crystallinity and morphology of powder were monitored by X-ray diffraction spectrometer and scanning electron microscopy. In result of VUV PL works, there are good luminescent samples with the composition of 0.595 < x < 0.733 and 0.016 < y < 0.017 in Gd1-x-yAlxTbyO$\delta$ and 0.049 < x < 0.064 and 0.02 < y < 0.039 in $Sr_xAl_{1-x-y}Tb_yO_$\delta$$, their materials can be applicable to plasma display panels as the green phosphor.