• Title, Summary, Keyword: 형광체

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Preparation of Eu-doped $YVO_4$ Red Phosphors by Solid-State Reaction Technique

  • Jang, Jae-Yeong;Bang, Jun-Hyeok;An, Se-Hyeok;Ma, Gwon-Do;Kim, Chun-Su;Jo, Sin-Ho
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • pp.330-331
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    • 2011
  • 희토류 이온이 첨가된 형광체는 조명, 정보 디스플레이, 태양 에너지 변환 소자에 응용 가능하기 때문에 상당한 주목을 받고 있다. 특히, 결정 입자의 형상과 크기는 산업체 응용에 있어서 중요한 변수 중의 하나이다. 구형의 형광체 입자는 형광층의 광학 및 기하학적 구조를 최적화 시킬 수 있고, 결정 입자의 크기는 양질의 코팅을 위해 필요한 결정 입자의 양에 영향을 미친다. 본 연구에서는, $YVO_4$ 모체 결정에 Eu 이온의 농도를 선택적으로 주입하여 발광 효율이 높은 적색 형광체를 합성하고자 한다. 형광체 분말 시료는 활성체인 Eu의 함량을 0.00, 0.05, 0.10, 0.15, 0.20 mol로 변화시키면서 고상 반응법을 사용하여 합성하였다. 볼밀링 작업을 수행한 후에, 60$^{\circ}C$에서 20시간 건조하였고, 잘게 갈아서 체로 걸러낸 다음에 세라믹 도가니에 넣고 전기로에서 서서히 온도를 승온시켜 500$^{\circ}C$에서 10시간 동안 하소를 실시한 후에 1,100$^{\circ}C$에서 5시간 동안 소결하였다. Eu 이온의 함량비를 변화시켜 합성한 $YVO_4$ : Eu 형광체 분말 시료의 발광 세기의 변화, 결정 구조와 표면 형상을 각각 PL과 PLE, XRD, FE-SEM 장치를 사용하여 측정한 결과들을 종합해 볼 때, Eu 이온의 비가 0.15 mol일때 발광 세기가 최대값을 나타냄을 알 수 있었으며, 더욱 Eu의 함량을 증가시키자 농도 억제 현상에 의하여 발광 세기는 급격히 감소함을 보였다. SEM으로 촬영한 결정 입자의 형상의 경우에, Eu 이온의 함량비가 증가함에 따라 결정 입자들이 더욱 조밀하게 구형에 가까운 형상을 나타냄을 관측할 수 있었다(Fig. 1). 형광체 분말의 형광 스펙트럼의 경우에, 619 nm에 주 피크를 갖는 적색 형광 스펙트럼들이 관측되었으며, Eu 이온의 함량비에 따라 형광 세기는 상당한 의존성을 나타내었다(Fig. 2). Eu 함량에 따른 결정입자의 크기, 형광 세기와 회절 피크의 반치폭 사이의 상관 관계를 제시하고자 한다.

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무기물 색변환층 두께 변화에 따른 유기발광소자의 발광 스펙트럼에 주는 영향

  • Kim, Seok-Hyeon;Jeong, Hwan-Seok;Chu, Dong-Cheol;Kim, Tae-Hwan;Gwon, Myeong-Seok
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • pp.274-274
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    • 2011
  • 백색 유기발광소자는 일반적으로 적색, 청색 및 녹색의 삼원색을 혼합하여 제작하거나 청색 유기발광소자의 빛을 일부 변환시켜 적색 혹은 녹색을 발생하여 백색을 발광하는 구조를 가진다. 백색을 구현하기 위한 삼원색 조합법은 소자의 구조가 복잡하고 제조단가가 상승하며 제작 된 백색 유기 발광 소자내의 발광 영역을 담당하는 물질의 빠른 열화 때문에 발광 스펙드럼에 변화가 생길 수 있다. 본 연구에서 제안하는 색변환 방법은 최적화된 청색 유기발광소자에서 발광된 빛을 색변환 무기물 형광체 층에 의해 재흡수하고 재발광하는 과정에 의해 빛이 발생되기 때문에 색변환 무기물 형광체 층을 사용한 유기발광소자는 구조가 단순하며 무기물 형광체가 외부노출에 안정하기 때문에 상대적으로 안정된 동작이 가능하다. 청색 유기 발광 소자의 효율이나 휘도를 개선하면 소자의 성능이 향상될 수 있는 구조적 장점이 있다. 그러나 기존에 일반적으로 제조하던 방법인 고상반응법에 의한 형광체입자의 크기는 ${\mu}m$ 이상이며 형태도 불규칙한 단점이 있다. 본 연구에서는 졸겔방법으로 녹색 무기물 형광체 $Zn_2SiO_4:Mn$를 제작하였고 청색 형광 유기 발광 소자에 적용하였다. X-선 회절측정 결과는 형성된 녹색 무기물 형광체내의 Zn 이온이 도핑된 Mn 이온에 대체되었음을 보여주었다. 제작된 진청색 형광 OLED의 전계발광 스펙트럼은 461nm에서 발광 스펙트럼을 나태내고 녹색 무기물 형광체는 470 nm에서 여기되어 Mn 이온의 $^4T_1-^6A_1$ 전이에 의하여 526 nm에서 발광을 한다. 이 과정에서 색변환층의 두께가 0.3 mm 이상일 때 461 nm의 발광스펙트럼의 세기가 급격히 줄어들었다. 이 결과는 제작된 녹색 무기물 형광체를 진청색 유기발광소자와 결합하고 색변환층의 두께를 변화하여 제작된 유기발광소자의 발광색을 조절할 수 있음을 보여주었다.

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The optical property study of $Eu^{2+}$-activated yellow $\alpha$-sialon phosphors with Non-stoichiometry composition (비화학양론 조성에 따른 $Eu^{2+}$ 활성화 $\alpha$-sialon 황색 형광체의 광학 특성 연구)

  • Park, Sung-Soon;Jang, Bo-Yun;Park, Joo-Seok
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • pp.326-326
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    • 2008
  • 일반적인 고상반응법을 이용하여 $Eu^{2+}$ 활성화 $\alpha$-sialon 황색 형광체를 합성한 후 구조 및 광학특성을 측정하였다. $Ca^{2+}$$Si^{4+}$ 이온의 비화학양론적 첨가에 따른 광학 특성 측정결과, 중심 발광 파장이 약 585 nm 인 높은 휘도의 황색형광체를 얻을 수 있었다. 본 연구에서는 $Ca^{2+}:Si^{4+}$ 첨가비에 따른 광학특성 변화를 관찰하였으며, 이를 바탕으로 구조 및 미세구조 변화에 대한 연구를 수행하였다. 20 mol%의 Al deficient 조성을 갖는 형광체의 광학특성 측정결과 화학양론조성에 비해 20% 이상의 휘도향상을 나타내었다. 이와 같은 결과로부터, 본 연구에서 제시된 Al deficient $\alpha$-sialon 황색 형광체는 자외선 및 청색 LED용 형광체로 적합할 것으로 판단된다.

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Y2MoO6:RE3+(RE=Eu, Sm) 형광체 분말의 제조 및 특성

  • Lee, Jin-Hong;Jo, Sin-Ho
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • pp.164-164
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    • 2015
  • 최근에 고효율의 적색 발광체를 개발하고자 무기물 모체에 다양한 활성제 이온을 주입하는 연구가 상당한 관심을 끌고 있다. 본 연구에서는 발광 효율이 높은 적색 형광체 분말을 제조하고자 두 종류의 활성제 이온 $Eu^{3+}$$Sm^{3+}$가 도핑된 $Y_2MoO_6$형광체 분말을 고체상태 반응법을 사용하여 전기로에서 $400^{\circ}C$에서 하소와 $1100^{\circ}C$에서 소결공정을 통하여 제조하였다. 활성제 이온의 몰 비에 따른 적색 형광체의 결정 구조, 발광과 흡광 스펙트럼을 조사하였다. 파장 299 nm로 여기 시킨 $Y_2MoO_6:Eu^{3+}$ 경우, 발광 세기가 가장 강한 611 nm의 주 피크를 방출하는 적색 스펙트럼이 관측되었으며, 함량이 0.01 mol에 0.2 mol로 증가함에 따라 611 nm의 주 적색 발광 스펙트럼의 세기가 증가하는 경향을 나타내었다. 파장 611 nm로 제어한 흡광 스펙트럼은 299 nm에 피크를 갖는 전하전달밴드 (CTB) 이었다 [그림 참조].

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Screening of Eu3+-and Tb3+-Activated Phosphors for PDP in the System of CaO-Gd2O3-Al2O3 (CaO-Gd2O3-Al2O3계에서의 PDP용 Eu3+와 Tb3+ 활성 형광체의 탐색)

  • Park, Sang-Mi;Kim, Chang-Hae;Park, Hui-Dong;Jang, Ho-Gyeom;Park, Jun-Taek
    • Journal of the Korean Chemical Society
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    • v.46 no.4
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    • pp.336-345
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    • 2002
  • In this study, we have screened $Eu^{3+}$- and $Tb^{3+}$-activated candidate phosphors for PDP in the sys-tems of CaO-Gd$_2$O$_3$-Al$_2$O$_3$ by combinatorial chemistry and investigated the synthetic temperature, optimum com-position and luminescent properties about the candidate phosphors. To construct the emission intensity library by VUV PL, we have synthesized 210 different compositional samples using a polymerized-complex method. Good luminescent samples were identified by X-ray diffraction method. $Ca_$\alpha$$G$d_{0.95-$\alpha$-$\beta$}Al_$\beta$O_$\delta$$ : Eu(0.02< $\alpha$+$\beta$ <0.04) phos-phors screened as a red phosphor have good color purity than commercial phosphor. In the candidate phosphors of CaGdAl$_3O_7$ : Tb, Ca$Al_{12}O_{19}$ : Tb, Gd$_4$Al$_2O_9$ : Tb, and Gd$_3Al_5O_{12}$ : Tb CaGdAl$_3O_7$ : Tb, and Ca$Al_{12}O_{19}$ : Tb have shorter decay time than commercial phosphor.

Dy3+와 Eu3+ 이온이 동시 도핑된 Y2WO6 형광체의 구조와 발광 특성

  • Lee, Dong-Gyu;Jo, Seon-Uk;Jo, Sin-Ho
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • pp.152-152
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    • 2015
  • 최근에 백색 발광체 개발에 많은 관심이 고조되고 있다. 본 연구에서는 고상반응법을 사용하여 활성제 이온 $Dy^{3+}$의 함량을 0.05 mol로 고정하고, $Eu^{3+}$ 이온의 함량을 각각 0, 0.5, 1, 5, 10, 15 mol%로 변화시켜 $Y_2WO_6:Dy^{3+}$, $Eu^{3+}$ 형광체 분말을 합성하였다. $Dy^{3+}$ 이온만 도핑된 $Y_2WO_6$ 형광체의 흡광 수펙트럼은 전하 전달 밴드 ($Dy^{3+}-O^{2-}$)에 의한 250~350 nm에 존재 하는 밴드폭이 넓은 전이 신호와 360~500 nm 영역에 걸쳐 있는 상대적으로 흡광 세기가 약한 다수의 $Dy^{3+}$ 이온의 전이 신호가 관측 되었다. $Dy^{3+}$$Eu^{3+}$가 동시 도핑된 $Y_2WO_6$ 형광체의 발광 스펙트럼의 경우에, $Eu^{3+}$ 이온의 몰 비가 증가함에 따라 $Dy^{3+}$ 이온에 의한 577 nm에 주 피크를 갖는 황색 발광 파장의 세기는 감소하였고, $Eu^{3+}$ 이온에 의해 발생하는 612 nm의 적색 발광 파장의 세기는 순차적으로 증가하였다. 이 결과는 $Dy^{3+}$$Eu^{3+}$ 이온의 몰 비를 적절히 조절함으로써 최적의 백색 발광 형광체를 제조할 수 있음을 제시한다.

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$Dy^{3+}$$Eu^{3+}$ 함량비가 $Ca_{2-1.5x}SiO_4 $형광체의 발광 특성에 미치는 영향

  • Kim, Dong-Gyun;Jo, Sin-Ho
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • pp.170-170
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    • 2013
  • 형광체를 조명과 디스플레이 산업에 응용하기 위해서는 충분히 밝은 빛을 제공하는 형광체의 발광 세기가 중요한 변수이다. 이러한 발광 특성은 주로 모체 격자에 도핑 되는 활성제의 농도, 입자의 형상과 크기 분포의 균일성, 결정성에 따라 달라진다. 본 연구에서는 Ca2SiO4 모체 결정에 도핑한 활성제 Eu3+와 Dy3+ 이온의 농도를 변화시키면서 고상 반응법을 사용하여 높은 발광 효율을 갖는 Ca2-1.5xSiO4::Eux3+ 적색 형광체와 Ca2-1.5xSiO4:Dyx3+ 백색 형광체를 합성하였다. 특히, 활성제 Eu3+와 Dy3+ 이온 농도의 변화가 형광체의 결정 구조, 소성 온도, 입자의 표면 형상, 광학 스펙트럼의 발광 효율에 미치는 영향을 조사하여 최적의 합성 조건을 결정하였으며, 회절 신호의 반치폭과 발광 세기의 상호 관계를 조사하였다. Ca2-1.5xSiO4::Eux3+와 Ca2-1.5xSiO4:Dyx3+ 형광체 초기 분말 시료는 CaO (99.9% 순도), SiO2 (99.9%), Dy2O3 (99.9%)와 Eu2O3 (99.9%)인 화학 물질을 구입하여 초정밀 저울로 화학양론적으로 측정하였다. 이때 Eu와 Dy의 함량비는 x=0, 0.01, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2 mol로 변화 시키면서 합성하였다. Ca2-1.5xSiO4: Dyx3+ 형광체 분말 시료의 경우에 소결 온도를 각각 $1000^{\circ}C$$1100^{\circ}C$로 달리하여 흡광과 발광 스펙트럼의 세기를 비교해 본 결과, 서로 다른 두 소결 온도에서 합성한 두 형광체 분말은 동일하게 Dy3+의 몰 비가 0.05 mol일 때 주 발광 스펙트럼의 세기는 최대값을 나타내었다. 파장 355 nm로 여기시킨 Dy3+ 함량비에 따른 Ca2-1.5xSiO4:Dyx3+ 형광체 분말의 발광 스펙트럼은 Dy3+ 함량비에 관계 없이 581 nm에서 가장 강한 황색 발광을 보였다. 함량비가 증가함에 따라 발광 스펙트럼의 변화가 관측되었는데, Dy3+의 몰 비가 0.01 mol~0.05 mol인 영역에서는 발광 세기가 증가하여 0.05 mol에서 최대를 나타내다가 Dy3+의 몰 비가 더욱 증가함에 따라 발광세기는 현저히 감소하는 경향을 나타내었는데, 이 현상은 농도 소광 현상으로 해석 할 수 있다. 이외에도, Eu3+와 Dy3+ 이온의 함량비와 소결 온도가 결정 입자의 크기와 흡광 스펙트럼에 미치는 결과를 조사하였다.

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Photoluminescence Characteristics of Fine-sized Gd2O3:Eu Phosphor Powders Prepared by Spray Pyrolysis (분무열분해 공정에 의해 합성된 미세 Gd2O3:Eu 형광체의 발광 특성)

  • Jung, Dae Soo;Koo, Hye Young;Lee, Sang Ho;Kang, Yun Chan
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • v.46 no.6
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    • pp.1075-1080
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    • 2008
  • Fine-sized $Gd_2O_3:Eu$ phosphor powders were prepared by post-treatment of the precursor powders with hollow shape obtained by spray pyrolysis from the spray solution with citric acid and flux material. Citric acid enabled the synthesis of fine-sized phosphor powders after post-treatment by increasing the hollowness of the precursor powders. The phosphor powders prepared from the spray solution without citric acid had several microns size. Flux materials increased the mean sizes of the phosphor powders. However, flux materials improved the photoluminescence intensities of the phosphor powders under ultraviolet. $Li_2CO_3$ as the flux material was appropriate to prepare the fine-sized $Gd_2O_3:Eu$ phosphor powders with high photoluminescence intensity. The phosphor powders below 3 wt% $Li_2CO_3$ of phosphor had submicron sizes after post-treatment temperatures of $1,050^{\circ}C$ and $1,150^{\circ}C$. The photoluminescence intensity of the phosphor powders post-treated at $1,150^{\circ}C$ was 124% of that of the phosphor powders post-treated at $1,050^{\circ}C$.

무기물 색변환층을 사용한 무기물/유기물 유기발광소자의 발광 메커니즘

  • Jeong, Hwan-Seok;Kim, Seok-Hyeon;Chu, Dong-Cheol;Kim, Tae-Hwan;Gwon, Myeong-Seok
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • pp.122-122
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    • 2010
  • 백색 유기발광소자를 제작하기 위한 여러 가지 유기물층을 사용할 때 제작공정이 어려워지고 유기발광소자의 발광 효율이 저하되고 색안정성이 나빠지는 문제점이 있다. 본 논문에서는 Zn2SiO4:Mn 무기물 형광체를 사용한 유무기 혼성 유기발광소자를 제작하고 발광 메카니즘을 조사하였다. 색변환층으로 사용되는 Zn2SiO4:Mn 형광체는 졸겔 방법을 사용하여 형성하고 비이클용액 및 열처리 공정을 사용하여 유리기판 위에 도포하였다. 형성된 Zn2SiO4:Mn 형광체 층에 대하여 X선 회절측정한 결과는 형광체내의 Zn 이온이 도핑된 Mn 이온에 대체되었음을 보여준다. 제작된 진청색 OLED의 전계발광 스펙트럼은 461 nm 에서 peak 을 나타내고 Zn2SiO4:Mn 무기물 형광체는 470 nm에서 여기 되어 Mn 이온의 4T1-6A1 전이에 의하여 527 nm에서 발광을 한다. Zn2SiO4:Mn 무기물 형광체를 사용한 유기발광소자의 전계발광스펙트럼에서 나타나는 527nm peak 은 Zn2SiO4:Mn 무기물의 색변환에 의해 나타난 결과로서 제작된 유기발광소자에서 발광된 빛을 청색에서 녹색으로 변환한 결과이다. Zn2SiO4:Mn 무기물 색변환층을 사용하여 제작된 무기물/유기물 유기발광소자의 발광 메카니즘은 전계발광스펙트럼 및 광루미네센스 스펙트럼 결과를 기초로 설명하였다. 이 결과는 녹색 무기물 형광체를 진청색 유기발광소자와 결합하여 제작된 유기발광소자의 발광색을 조절할 수 있음을 보여주었다.

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Measurement and Analysis of Phosphor Conversion Efficiency for Color-Matching LCDs (Color-Matching LCD를 위한 형광체 전환효율의 측정과 분석)

  • Jeon, Hwa Jun;Lim, Gyo Sung;Na, Dae Gil;Kwon, Jin Hyuk
    • Korean Journal of Optics and Photonics
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    • v.24 no.5
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    • pp.256-261
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    • 2013
  • Power conversion efficiency of the red and green phosphors was measured and analyzed. Two different samples of phosphors of thickness 50 ${\mu}m$ were prepared: one was the phosphor layer coated on the transparent substrate and the other was prepared on the reflective substrate. The 445 nm blue laser diode beam was used as the exciting beam. The conversion efficiencies of the red and green phosphor layers were 41.4% and 46%, respectively. The quantum efficiencies of the red and green phosphors were 60.4% and 53.5%, respectively.