양이온 - 음이온 치환반응에 의한 고-발광 효율의 알칼리토족 규산염 형광체: 원자오비탈의 선형결합( LCAO)을 이용한 양자역학적 계산을 통한 발광특성의 이론적 고찰 Highly Luminous Alkaline-Earth Silicate Phosphors via Cationic-Anionic Substitution: Theoretical Consideration of Luminescent Properties via Quantum Mechanical Calculation using LCAO원문보기
보고서 정보
주관연구기관
신라대학교
연구책임자
박중철
보고서유형
최종보고서
발행국가
대한민국
언어
한국어
발행년월
2020-06
과제시작연도
2020
주관부처
과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT
등록번호
TRKO202100014650
과제고유번호
1345317720
사업명
개인기초연구(교육부)(R&D)
DB 구축일자
2021-09-25
키워드
알칼리 토족 규산염.형광체.양이온-음이온 치환.근-자외선용 LED.고-발광 효율.
초록▼
□ 연구개요 청색 LED로부터 발산하는 청색광을 이용하여 백색광을 구현하는 방식은 발광의 효율성이 낮고 연색지수가 떨어지므로, 높은 발광 효율을 갖는 형광체의 개발이 시급한 실정이다. 본 연구에서는, 알칼리 토족 규산염의 알칼리 토족 양이온과 산화물 이온 대신에 다른 금속 양이온 과 N3- 및 할로겐족 음이온을 부분적으로 치환할 것이다. 부분적인 치환반응은 기존 이온들과 주인격자에 치환되는 새로운 이온들 (M2+, N3- 및 할로겐족 이온 (F-,
□ 연구개요 청색 LED로부터 발산하는 청색광을 이용하여 백색광을 구현하는 방식은 발광의 효율성이 낮고 연색지수가 떨어지므로, 높은 발광 효율을 갖는 형광체의 개발이 시급한 실정이다. 본 연구에서는, 알칼리 토족 규산염의 알칼리 토족 양이온과 산화물 이온 대신에 다른 금속 양이온 과 N3- 및 할로겐족 음이온을 부분적으로 치환할 것이다. 부분적인 치환반응은 기존 이온들과 주인격자에 치환되는 새로운 이온들 (M2+, N3- 및 할로겐족 이온 (F-, Cl-, Br-, I-))은 전기음성도, 이온반경, 결정장 분열강도 및 전자운 확장효과에서 큰 차이점이 나타나므로, 활성제 이온인 란탄족 이온의 전자구조를 변형시키는 효과가 나타나게 될 것이므로, 고 발광효율을 갖는 새로운 알칼리 토족 규산염 형광체를 개발할 수 있을 것이다.
□ 연구 목표대비 연구결과 ■ 1차년도 연구 목표 : 고-발광효율의 알카리토족 금속 규산염 형광체 합성 : 금속 양이온 치환체 합성 연구 결과 : SCI급 논문 출판, (1) Highly Luminous and Thermally Stable Mg-Substituted Ca2-xMgxSiO4:Ce (0 ≤ x ≤ 1) Phosphor for NUV-LEDs, Inorganic Chemistry, 2017, 56, 12116-12128.
■ 2차년도 연구 목표 : 고-발광효율의 알카리토족 금속 규산염 형광체 합성: F-, Cl-, Br- 및 I- 치환체 합성 연구 결과 : SCI급 논문 출판, (1) Self-emitting blue and red EuOX (X = F, Cl, Br, I) materials: band structure, charge transfer energy, and emission energy, Phys. Chem. Chem. Phys., 2019, 21, 1737-1749.
■ 3차년도 연구 목표 : 고-발광효율의 알카리토족 금속 규산염 형광체 합성: N3- 와 S2-이온 치환체 합성 연구 결과 : SCI급 논문 출판, (1) Highly Luminous N3--Substituted Li2MSiO4-δN2/3δ:Eu2+ (M = Ca, Sr, and Ba) for White NUV Light-Emitting Diodes, ACS Omega, 2019, 4, 8431-8440. (2) Highly luminous and green-emitting Eu2+ activated Eu1-xSrxAl2O4 (0 ≤ x ≤ 1) materials for NUV-LEDs, Materials Chemistry and Physics, 2019, 233, 185-193. (3) Highly Luminous Ba2SiO4-δN2/3δ:Eu2+ Phosphor for NUV-LEDs: Origin of PL-Enhancement by N3--Substitution, Materials, 2020, 13, 1859.
□ 연구개발결과의 중요성 YAG:Ce 형광소재를 이용한 백색 LED구현 방법은 연색성이 떨어지는 반면, 그에 비해 Ultraviolet(UV) LED칩을 여기원으로 하여 RGB 형광체를 도포하는 방법은 백열전구와 같은 아주 넓은 파장 스펙트럼을 가질 뿐만 아니라 우수한 색 안정성을 확보할 수 있으며 상관색 온도와 연색성 평가지수를 조절하기 쉽다는 장점을 갖는다. 따라서, 본 연구에서 개발된 고효율의 형광체는 자연광에 가까운 친-환경적인 백색의 근-자외선 LEDs의 핵심 재료로 이용될 수 있을 것이다.
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