Preparation and luminescence properties for Eu2+, Eu3+-doped Ba9-xCaxYAlSi6O24 (x = 1-5) orthosilicate phosphors

국문 초록 (Abstract)

오르소실리케이트(Orthosilicate)류인 Ba9Y2Si6O24 모체에 Ca2+와 Al3+를 부분적으로 치환한 Ba9-xCaxYAlSi6O24 (x = 1-5) 모체에 희토류 금속이온인 Eu2+와 Eu3+ 활성제를 각각 첨가하여 합성 및 여기와 발광특성을 연구였다. Eu2+ 이온이 치환된 Ba9-x-mCaxEumYAlSi6O24 (x = 1-5, m = 0.01-0.5)와 Ba9-xCax-mEumYAlSi6O24 (x = 1-5, m = 0.01-0.4) 형광체를 고상법으로 1200 ℃에서 합성하였다. X선 회절 분석기를 이용하여 얻어진 소재를 X-Ray Diffraction (XRD) 패턴 분석을 통하여 불순물 없는 단일상을 확인할 수 있었다. 형광 분광 광도계 (Photoluminescence spectrometer, PL)를 이용하여 얻어진 형광체의 여기 및 발광 스펙트럼을 관찰하였고 Ba2+ 이온이 Ca2+ 이온으로 부분 치환된 오르소실리케이트 모체에 Eu2+ 이온의 농도 변화에 따라 변화하는 f-d 전이에 의한 여기와 발광 스펙트럼을 관찰하였다. 발광 스펙트럼을 통해 형광체의 Commission Internationale de l’Eclairage (CIE) 색 좌표값을 계산하였으며 청색과 녹색 발광을 확인하였다. 상용품 녹색 형광체인 Ba2SiO4:Eu2+와 합성된 Ba5.8Ca3Eu0.2YAlSi6O24 광 효율을 비교하였다. Eu3+ 이온이 치환된 Ba9-x-(3/2)nCaxEunYAlSi6O24 (x = 1-5, n = 0.1-0.9) Ba9-xCax-(3/2)nEunYAlSi6O24 (x = 1-5, n = 0.1-0.9) Ba9-xCaxY1-nEunAlSi6O24 (x = 1-5, n = 0.1-0.7) 형광체를 1200 ℃에서 합성하였다. 합성된 형광체들은 X선 회절 분석기와 형광 분광 광도계를 이용하여 단일상과 여기 및 발광 스펙트럼을 확인하였다. Eu3+ 이온의 농도 변화에 따라 Charge transfer band (CTB)와 f-f 전이에 의한 여기와 발광 스펙트럼을 관찰하였다. 발광 스펙트럼 분석을 통하여 CIE 좌표값 계산하였다. 액체질소를 이용하여 저온에서의 Eu3+ 전이의 발광 스펙트럼의 차이를 관찰하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Ba2+ and Y3+ ions were partially substituted to Ca2+ and Al3+ ions in Ba9Y2Si6O24 orthosilicates family. The excitation and emission spectra of Eu2+ or Eu3+-doped Ba9-xCaxYAlSi6O24 (x = 1–5) phosphors analysis were performed by using a photoluminescence spectrophotometer (PL). Both Ba9-x-mCaxEumYAlSi6O24 (x = 1-5, m = 0.01-0.5) and Ba9-xCax-mEumYAlSi6O24 (x = 1-5, m = 0.01-0.4) phosphors were synthesized via a solid state reaction at 1200℃ under H2/Ar (8%/92%). X-ray diffraction (XRD) analysis of the obtained phosphors was confirmed to be no impurity phase. The f-d transition of Eu2+ ions in Ba9-x-mCaxEumYAlSi6O24 (x = 1-5, m = 0.01-0.5) and Ba9-xCax-mEumYAlSi6O24 (x = 1-5, m = 0.01-0.4) phosphors were observed. Commission Internationale de l’Eclairage (CIE) coordinates of the phosphors, blue and green, were calculated by using the integrated emission spectra. The quantum efficiency of Ba5.8Ca3Eu0.2YAlSi6O24 was compared with a commercial green Ba2SiO4:Eu2+ phosphor. Ba9-x-(3/2)nCaxEunYAlSi6O24 (x = 1-5, n = 0.1-0.9), Ba9-xCax-(3/2)nEunYAlSi6O24 (x = 1-5, n = 0.1-0.9), and Ba9-xCaxY1-nEunAlSi6O24 (x = 1-5, n = 0.1-0.7) phosphors were synthesized at 1200 ℃. The synthesized phosphors were confirmed by XRD study to be no impurity phases. The excitation and emission spectra of charge transfer band (CTB) and f-f transition of Eu3+ ion were observed. CIE coordinates of the red phosphors were calculated by using the emission spectra. The emission spectra of Eu3+ transition at 173.15K were tested using liquid nitrogen.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서 론 1
• 제1절 LED와 형광체 1
• 1. LED 1
• 2. 형광체 3
• 제2절 연구배경 6
• 제2장 본 론 10
• 제1절 Ba9-xCaxYAlSi6O24:Eu2+ 형광체의 합성 및 발광특성 연구 10
• 1. 실험 방법 10
• 2. 특성 분석 및 결과 11
• 제2절 Ba9-xCaxYAlSi6O24:Eu3+ 형광체의 합성 및 발광특성 연구 27
• 1. 실험 방법 27
• 2. 특성 분석 및 결과 28
• 제3장 결 론 46
• 참고문헌 48
• Abstract 50
• Appendix 52