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백색 LED용 Ca3MgSi2O8:Eu2+ 백색 형광체의 발광특성
Luminescent Characteristics of Eu2+- Doped Ca3MgSi2O8:Eu2+ White Phosphors for LED 원문보기

한국재료학회지 = Korean journal of materials research, v.28 no.8, 2018년, pp.474 - 477  

유일 (동의대학교 교양대학)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

$Ca_3MgSi_2O_8:Eu^{2+}$(x = 0.003, 0.005, 0.007, 0.01, 0.03 mol) white phosphors for Light Emitting Diodes(LED) are synthesized with different concentrations of $Eu^{2+}$ ions using a solid state reaction method. The crystal structures, surface and optical properties of the pho...

주제어

# $Ca_3MgSi_2O_8:Eu^{2+}$   # $Eu^{2+}$   #luminescence  

AI 본문요약
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제안 방법

  • Ca3MgSi2O8:Eu2+형광체의 결정구조 및 입자 형태는 X선회절기(x-ray diffraction, XRD RIGAKU)와 주사전자현미경(scanning electron microscopy, SEM)을 사용하여 확인하였다. Photoluminescence(PL)는 여기 광원으로 xenon 램프의 405 nm를 여기원으로 발광특성을 조사 하였다.
  • 형광체의 결정구조 및 입자 형태는 X선회절기(x-ray diffraction, XRD RIGAKU)와 주사전자현미경(scanning electron microscopy, SEM)을 사용하여 확인하였다. Photoluminescence(PL)는 여기 광원으로 xenon 램프의 405 nm를 여기원으로 발광특성을 조사 하였다. 발광 스펙트럼은 DARSA PRO-5000을 이용하여 380 nm ~ 680 nm의 범위에서 발광 특성 분석하였다.
  • 그리고 S.S. Yi는 Eu2+가 첨가된 Ca3MgSi2O8 형광체에서 소결 온도에 따른 발광 특성의 변화를 연구하였다.5)
  • 따라서 본 연구에서는 Ca3MgSi2O8:Eu2+형광체에 희토류 이온인 Eu를 활성체로 첨가하여 Eu의 농도 에 따른 형광체의 발광을 xenon 램프의 405 nm의 빛을 여기원으로 발광 특성을 분석하였다. 
  • Photoluminescence(PL)는 여기 광원으로 xenon 램프의 405 nm를 여기원으로 발광특성을 조사 하였다. 발광 스펙트럼은 DARSA PRO-5000을 이용하여 380 nm ~ 680 nm의 범위에서 발광 특성 분석하였다.
  • 본 연구에서 Ca3MgSi2O8:Eu2+ 백색 형광체는 활성체 Eu2+ 이온의 농도를 변화시키면서 고상반응법으로 합성하였다. XRD 결과, Ca3MgSi2O8:Eu2+ 형광체는 Eu의 농도에 관계없이 단사정계(monoclinic system)의 결정 구조를 나타내었다.

대상 데이터

  • 2는 고상반응법으로 제조한 Ca3MgSi2O8:Eu2+ 형광체 분말 시료를 Eu 농도 변화에 따른 XRD 변화를 측정한 결과를 나타낸 것이다. Ca3MgSi2O8:Eu2+의 XRD는 Eu의 농도와 관계없이 33o 부근에서 XRD 세기가 최대값을 가지는 (114) 피크가 관측되었고, 제조된 형광체분말은 JCPDS 98-002-3811과 일치하는 단사정계(monoclinic system)의 결정 구조를 나타내었다. Ca3MgSi2O8:Eu2+ 형광체는 Eu의 농도에 관계없이 주 피크 (114), (310)면이 나타났다.
  • Eu2+이 첨가된 Ca3MgSi2O8:Eu 분말시료는 CaCO3(99.9%, Aldrich), MgO(99.9%, Aldrich), SiO2(99.9%, Aldrich), Eu2O3(99.9%, Aldrich)을 출발 원료로 사용하여 고상반응법으로 준비하였다. 활성제로 첨가된 희토류금속인 Eu2O3는 함량을 0.
  • 합성에 앞서 형광체 원료 분말은 ball mill 과정을 통하여 균일하게 혼합한 후에 1100 oC 온도에서 2시간 동안 고상반응법으로 합성하였다. 제조된 Ca3MgSi2O8:Eu2+ 형광체는 6시간 ball mill 후에 100 oC 건조기에서 12시간 건조하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
희토류 원소의 발광 특징은 어떠한 장점이 있는가? 희토류 원소의 발광 특징은 채워지지 않은 4f-− 전자들의 내부 전이에 의해 색 순도가 좋고, 외부 전자들의 차폐효과에 의해 모체 결정장의 변화에 덜 민감하다는 장점이 있다.2)
YAG:Ce 황색 형광체를 접목시킨 백색 LED의 문제점은 무엇인가? 고휘도 청색 LED가 상용화됨에 따라 YAG:Ce 황색 형광체를 접목시킨 백색 LED가 개발 되었다. 그러나 가시광선 영역에서 우수한 발광특성을 가지는 YAG:Ce 형광체를 제외한 일반적인 형광체는 380 nm 이상의 근자외선 영역에서 휘도는 낮다.1)
현재 백색 LED을 구현하는데 사용되는 방법은 무엇인가? 현재 백색 LED(light emitting diode)는 각각의 적색,녹색 그리고 청색 LED를 조합하거나, 청색계 단일 LED에 황색 형광체를 도포하는 방법, 그리고 자외선 발광 LED에 적색, 녹색 그리고 청색 형광체를 적용하는 방법이 있다. 고휘도 청색 LED가 상용화됨에 따라 YAG:Ce 황색 형광체를 접목시킨 백색 LED가 개발 되었다.
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참고문헌 (7)

  1. I. Yu, J. Korean Soc. Imaging Sci. Techol., 16, 1 (2010) (in Korean). 

  2. L. Tian and S. I. Mho, Solid State Commun. 125, 647 (2003). 

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  3. L. Jiang, C. Chang, D. Mao and C. Feng, Mater. Sci. Eng., B, 103, 271 (2003). 

    상세보기 crossref

  4. H. Lihui, Z. Xiao and L. Xingren, J. Alloys Compd., 305, 14 (2000). 

    상세보기 crossref

  5. S. S. Yi, Sae Mulli, 507, 6 (2008) (in Korean). 

  6. Y. H. Park and J. S Kim, J. Korean Soc. Imaging Sci. Techol., 13, 1 (2007) (in Korean). 

  7. J. H. Ryu, S. J. Yoon and I. Yu, J. Mater. Res., 24, 339 (2014) (in Korean). 

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