희토류 이온이 첨가된 NaBaBO3 형광체의 형광 특성 및 에너지 전달 연구
- Alternative Title
- A study on luminescence and energy transfer process in rare - earth doped NaBaBO3 phosphors
- Abstract
- Rare-earth-doped NaBaBO3 phosphors were synthesized by using the solid state reaction method. The reagents Na2CO3, BaCO3, and H3BO3 of high purity grade were used as starting compounds. The Tb3+, Eu3+, Dy3+, Ce3+ ions are doped in the NaBaBO3 lattices with concentration of 0.1, 0.5, 1.0, 5.0, 10, 15 and 20 mol%. The formation of the NaBaBO3 crystals for different rare-earth ion concentrations was confirmed by x-ray powder diffraction (XRD) patterns and it was observed no obvious impurity phases. Emission and excitation spectra of the rare-earth-doped NaBaBO3 were measured at room temperature and it is found that the spectra depend strongly on concentration rare-earth ions in NaBaBO3. The assignments of energy levels due to the 4f - 4f transitions of Tb3+, Eu3+ and Dy3+ in NaBaBO3 from the excitation and emission spectra are made by considering the crystal field symmetry and selection rules. The intense Ce3+ emission is observed in the wavelength region 350-550 nm peaking at 460 nm. The optimum concentration for the luminescence intensity is found to be 1 mol%. The Eu3+ emission at 615 nm in NaBaBO3 are observed at the Eu3+-concentration of 15 mol% in maximum intensity. Under excitation into the Ce3+ absorption band at 325 nm Eu3+-emission is observed together with the Ce3+ emission band due to the energy transfer from Ce3+ to Eu3+. The white light emission is realized by co-doping of Ce3+ and Eu3+ in in NaBaBO3. The white-light emission is tunable from cold to warm white by controlling the Eu3+ concentration. In the emission spectra of Dy3+ two intense bands at around 484 nm (blue) and 577 nm (yellow) regions corresponding to 4F9/2 → 6HJ (J = 15/2, 13/2) transitions, respectively, are observed. Energy transfer process, cross relaxation, concentration quenching and luminescence decays are discussed in the NaBaBO3 lattices.
- Author(s)
- 박경식
- Issued Date
- 2015
- Awarded Date
- 2015. 2
- Type
- Dissertation
- Publisher
- 부경대학교
- URI
- https://repository.pknu.ac.kr:8443/handle/2021.oak/12258
http://pknu.dcollection.net/jsp/common/DcLoOrgPer.jsp?sItemId=000001967877
- Alternative Author(s)
- Bak, Kyeong Sik
- Affiliation
- 부경대학교 대학원 물리학과
- Department
- 대학원 물리학과
- Advisor
- 서효진
- Table Of Contents
- Abstract Xii
1. 서론 1
2. 이론적 배경 3
2.1. 여기 및 이완에 의한 형광방출 3
2.2. 희토류 이온의 특징 8
2.3. 희토류 이온의 4f – 4f 전이 10
2.4. 희토류 이온의 f – d 전이와 전하전달 전이 13
2.5. Tb3+ 이온의 분광학 특성 15
2.6. Eu3+ 이온의 분광학 특성 18
2.7. Dy3+ 이온의 분광학 특성 21
2.8. Ce3+ 이온의 분광학 특성 23
2.9. Ce3+ 이온과 Eu3+ 이온간의 에너지 전달 25
2.10. 열중량 측정과 시차 열 분석법의 원리 27
2.11. NaBaBO3의 결정 구조 29
3. 실험방법 33
3.1. 시료의 합성 33
3.2. X–선 회절 및 형광 스펙트럼 측정 39
4. 결과 및 논의 43
4.1. 열중량 측정과 시차 열 분석법에 의한 결과 분석 43
4.2. X-선 회절 패턴 및 SEM 사진 45
4.2.1. 2단계 가열을 환원처리로 합성한 X-선 회절 패턴 45
4.2.2. 2단계 가열을 환원처리 없이 합성한 X-선 회절 패턴 47
4.2.3. 환원처리 온도에 따른 X-선 회절 패턴 51
4.2.4. NaBaBO3:Ce3+, Ce3+ + Eu3+ 형광체의 SEM 사진 54
4.3. 분광학 특성 57
4.3.1. NaBaBO3:Ce3+ 형광체의 분광학 특성 57
4.3.1.1. 650 ℃로 환원한 형광체의 분광학 특성 57
4.3.1.2. 670 ℃로 환원한 형광체의 분광학 특성 68
4.3.2. NaBaBO3:Eu3+ 형광체의 분광학 특성 75
4.3.3. NaBaBO3:Ce3+와 Eu3+ 이온을 첨가한 형광체의 분광학 특성 85
4.3.3.1. 650 ℃로 환원한 형광체의 분광학 특성 85
4.3.3.2. 670 ℃로 환원한 형광체의 분광학 특성 98
4.3.4. Tb3+, Dy3+가 첨가된 NaBaBO3 형광체 109
4.3.4.1. NaBaBO3:Tb3+ 형광체의 분광학 특성 109
4.3.4.2. NaBaBO3:Dy3+ 형광체의 분광학 특성 123
5. 결론 131
참고문헌 133
감사의 글 136
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- Doctor
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