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청색 형광체 Y1-xBO3:Cex3+의 합성과 발광 특성

Synthesis and Photoluminescence Properties of Blue Phosphor Y1-xBO3:Cex3+

韓國眞空學會誌 = Journal of the Korean Vacuum Society, v.20 no.3, 2011년, pp.176 - 181  

조신호 (녹색융합기술센터, 신라대학교 공과대학 전자재료공학과)

초록
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$Y_{1-x}BO_3:Ce_x^{3+}$ 세라믹 청색 형광체를 고상 반응법을 사용하여 $Ce^{3+}$ 이온의 농도를 변화시키면서 합성하였다. 청색 형광체의 결정 구조, 표면 형상과 광학 특성은 각각 X-선 회절 장치(XRD), 주사전자현미경, 광여기 및 발광 분광기를 사용하여 측정하였다. XRD 결과로부터 합성된 모든 형광체 분말의 주 피크는 (401)와 ($31\bar{2}$)면에서 발생한 회절 신호이었다. 광학 특성의 경우에, $Ce^{3+}$ 이온의 농도비가 0.10 mol일 때 여기 스펙트럼은 243 nm에서 발생하였고, 469 nm에 피크를 갖는 최대의 청색 형광 스펙트럼이 관측되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

$Y_{1-x}BO_3:Ce_x^{3+}$ ceramic phosphors were synthesized with changing the concentration of $Ce^{3+}$ ion by using a solid-state reaction method. The crystal structure, surface morphology, and optical properties of the blue phosphors were investigated by using X-ray diffracto...

주제어

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문제 정의

  • 본 연구에서는 이트륨 붕산염계(yttrium borates)인 YBO3 모체 결정에 Ce3+ 이온의 농도를 선택적으로 주입하여 발광 효율이 높은 청색 형광체를 합성하고자 한다. Ce3+이온은 반전성(parity)이 허용되는 4f-5d 전이를 하는 전형적인 희토류(rare-earth) 이온으로 알려져 있으며, 희토류 이온이 첨가된 붕산염계는 용이한 합성, 우수한 화학적 안정성, 진공자외선 영역에서의 높은 흡수율을 나타내기 때문에 디스플레이, 광전 소자, 섬광체(scintillator), 열량 측정(calorimetry)과 같은 영역에 응용될 좋은 물질로 부상하고 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
란탄 계열 이온이 도핑된 형광체 분말은 어떤 특성을 가지고 있나? 이러한 형광체에서 관측되는 발광 현상은 활성체로 첨가된 3가의 양이온인 란탄 계열 이온의 f-f 혹은 f-d 전이에 의하여 발생하며, 발광 신호의 세기는 모체 결정의 특성과 자리(site) 대칭성에 의존한다. 일반적으로 란탄 계열 이온이 도핑된 형광체 분말은 덩어리로 뭉쳐지지 않고, 크기 분포가 좁고, 비교적 규칙적인 형태를 보여 우수한 발광 특성을 갖는 것으로 보고되고 있다 [3].
란탄 계열 원소(lanthanide)가 도핑된 형광체가 발광 물질로 주목받는 이유는? 란탄 계열 원소(lanthanide)가 도핑된 형광체는 진공 자외선(vacuum ultraviolet)으로 여기될 때 높은 발광 효율과 우수한 색 순도를 나타내기 때문에 평판 디스플레이, 형광램프와 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel, PDP)에 사용할 수 있는 발광 물질로 주목받고 있다 [1-2]. 이러한 형광체에서 관측되는 발광 현상은 활성체로 첨가된 3가의 양이온인 란탄 계열 이온의 f-f 혹은 f-d 전이에 의하여 발생하며, 발광 신호의 세기는 모체 결정의 특성과 자리(site) 대칭성에 의존한다.
란탄 계열 원소(lanthanide)가 도핑된 형광체에서 관측되는 발광 현상은 무엇에 의해 발생하는가? 란탄 계열 원소(lanthanide)가 도핑된 형광체는 진공 자외선(vacuum ultraviolet)으로 여기될 때 높은 발광 효율과 우수한 색 순도를 나타내기 때문에 평판 디스플레이, 형광램프와 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel, PDP)에 사용할 수 있는 발광 물질로 주목받고 있다 [1-2]. 이러한 형광체에서 관측되는 발광 현상은 활성체로 첨가된 3가의 양이온인 란탄 계열 이온의 f-f 혹은 f-d 전이에 의하여 발생하며, 발광 신호의 세기는 모체 결정의 특성과 자리(site) 대칭성에 의존한다. 일반적으로 란탄 계열 이온이 도핑된 형광체 분말은 덩어리로 뭉쳐지지 않고, 크기 분포가 좁고, 비교적 규칙적인 형태를 보여 우수한 발광 특성을 갖는 것으로 보고되고 있다 [3].
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참고문헌 (14)

  1. J. Zhang and J. Lin, J. Cryst. Growth 271, 207(2004). 

  2. J. C. Zhang, Y. H. Wang, and X. Guo, J. Lumin.122, 980 (2007). 

  3. Y. P. Naik, M. Mohapatra, N. D. Dahale, T. K. Seshagiri, V. Natarajan, and S. V. Godbole, J. Lumin. 129, 1225 (2009). 

  4. Y. Chen, J. Wang, X. Zhang, G. Zhang, M. Gong,and Q. Su, Sens. Actuators B 148, 259 (2010). 

  5. L. Zhou, J. Shi, and M. Gong, J. Phys. Chem. Solids 68, 1471 (2007). 

  6. J. K. Park, M. A. Lim, C. H. Kim, H. D. Park,J. T. Park, and S. Y. Choi, Appl. Phys. Lett. 82,683 (2003). 

  7. R. Selomulya, S. Ski, K. Pita, C. H. Kam, Q. Y.Zhang, and S. Buddhudu, Mater. Sci. Eng. B 100,136 (2003). 

  8. G. Chadeyron-Bertrand, D. Boyer, C. Dujardin, C.Mansury, and R. Mahiou, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B 229, 232 (2005). 

  9. Z. Li, J. Zeng, C. Chen, and Y. Li, J. Cryst. Growth286, 487 (2006). 

  10. C. H. Lu, C. H. Huang, and B. M. Cheng, J. Alloys Compd. 473, 376 (2009). 

  11. M. A. Flores-Gonzalez, G. Ledoux, S. Roux, K.Lebbou, P. Perriat, and O. Tillement, J. Solid State Chem. 178, 989 (2005). 

  12. S. Xu, L. Sun, Y. Zhang, H. Ju, S. Zhao, D. Deng,H. Wang, and B. Wang, J. Rare Earths 27, 327 (2009). 

  13. N. Zhang, D. Wang, L. Li, Y. Meng, X. Zhang,and N. Ming, J. Rare Earths 24, 294 (2006). 

  14. C. Liu, R. Yu, Z. Xu, J. Cai, X. Yan, and X. Luo,Trans. Nonferrous Met. Soc. China 17, 1093(2007). 

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