PUKYONG

희토류 이온이 첨가된 인산염계 형광체의 분광학 특성

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Abstract
Rare-earth (Eu3+, Tb3+) ions doped alkaline earth yttrium phosphate Ba3Y(PO4)3, Sr3Y(PO4)3, Ba3(1-x)Sr3xY(PO4)3 and Ca9Y(PO4)7 phosphors were synthesized by the high temperature solid-state reaction method. The formation single phases were confirmed by X-ray powder diffraction analysis. The luminescence properties of samples are investigated by optical and laser-excitation spectroscopy based on the analysis of the emission, excitation and time-resolved spectra. The luminescence intensity of Eu3+ ions in Ba3Y(PO4)3 and Sr3Y(PO4)3 increases by increasing concentration up to 90 mol%. The substitution of Sr2+ ions for Ba2+ ions in Ba3(1-x)Sr3xEu(PO4)3 gives rise to slight change in spectral feature, but the intensity is stronger for higher concentration of Ba2+ ions. In the excitation and emission spectra of the Tb3+ -doped Ba3Y(PO4)3 and Sr3Y(PO4)3 phosphors the relative intensity between the 5D3 → 7FJ (J = 6, 5, 4, 3, 2) transition and 5D4 → 7FJ (J = 6, 5, 4, 3) transition changes by changing Tb3+ concentration. The changes in relative intensity between the 5D3 → 7FJ transition and the 5D4 → 7FJ transition are ascribed to the cross relaxation between Tb3+ ions. No decrease in intensity with Tb3+ ions concentration up to 100 mol% is observed for Ba3Y(PO4)3:Tb3+ and Sr3Y(PO4)3:Tb3+. The Eu3+ ions doped in Ca9Y(PO4)7 lattice show similar behavior in luminescence intensity as a function of Eu3+ ions concentration to those of Ba3Y(PO4)3:Eu3+ and Sr3Y(PO4)3:Eu3+. The energy transfer, cross relaxation, energy diffusion and thermal quenching are discussed in these systems.
Author(s)
강효석
Issued Date
2015
Awarded Date
2015. 2
Type
Dissertation
Publisher
부경대학교 물리학과
URI
https://repository.pknu.ac.kr:8443/handle/2021.oak/12259
http://pknu.dcollection.net/jsp/common/DcLoOrgPer.jsp?sItemId=000001967878
Affiliation
부경대학교 물리학과
Department
대학원 물리학과
Advisor
서효진
Table Of Contents
1. 서 론 1
2. 이론적 배경 3
2.1. 형광체의 흡수, 방출 3
2.2. 형광체의 에너지 전달 8
2.3. 형광 감쇄 13
2.4. 교차이완과 농도소광 14
2.5. 희토류 이온 17
2.5.1. 4f-4f 전이 17
2.5.2. 4f-5d 전이와 전하전달 전이 18
2.5.3. Eu3+ 이온 19
2.5.4. Tb3+ 이온 20
2.6. 결정구조 21
2.6.1. M 3Y(PO4)3 (M = Ba, Sr) 21
2.6.2. Ca9Y(PO4)7 25
3. 형광체 합성 27
4. 분광학 실험 31
4.1. X-선 회절 측정 31
4.2. 여기 및 방출 스펙트럼 측정 31
4.3. 수명시간 측정 32
4.4. 선택적 여기, 방출 스펙트럼 및 수명시간 측정 33
5. 결과 및 논의 36
5.1. 시차열분석 36
5.2. 형광체의 X-선 회절 분석 38
5.3. M 3Y(PO4)3:Eu3+ (M = Ba, Sr) 형광체의 분광특성 53
5.3.1. Ba3Y(PO4)3:Eu3+ 형광체의 여기 및 방출 스펙트럼 53
5.3.2. Ba3Y(PO4)3:Eu3+ 형광체의 수명시간 66
5.3.3. Ba3Y(PO4)3:Eu3+ 형광체의 7F0 → 5D0 전이의 여기, 방출 스펙트럼 및 수명시간 69
5.3.4. Sr3Y(PO4)3:Eu3+ 형광체의 여기 및 방출 스펙트럼 73
5.3.5. Sr3Y(PO4)3:Eu3+ 형광체의 수명시간 85
5.3.6. Sr3Y(PO4)3:Eu3+ 형광체의 7F0 → 5D0 전이의 여기, 방출 스펙트럼 및 수명시간 88
5.4. Ba3(1-x)Sr3xYyEu(1-y)(PO4)3 형광체의 분광특성 92
5.4.1. Ba3(1-x)Sr3xEu(PO4)3 형광체의 여기 및 방출 스펙트럼 92
5.4.2. Ba3(1-x)Sr3xEu(PO4)3 형광체의 수명시간 98
5.4.3. Ba3(1-x)Sr3xEu(PO4)3 형광체의 7F0 → 5D0 전이의 여기, 방출 스펙트럼 및 수명시간 100
5.4.4. Ba3(1-x)Sr3xY0.9Eu0.1(PO4)3 형광체의 여기 및 방출 스펙트럼 104
5.4.5. Ba3(1-x)Sr3xY0.9Eu0.1(PO4)3 형광체의 수명시간 110
5.5. M3Y(PO4)3:Tb3+ (M = Ba, Sr) 형광체의 분광특성 112
5.5.1. Ba3Y(PO4)3:Tb3+ 형광체의 여기 및 방출 스펙트럼 112
5.5.2. Ba3Y(PO4)3:Tb3+ 형광체의 수명시간 123
5.5.3. Sr3Y(PO4)3:Tb3+ 형광체의 여기 및 방출 스펙트럼 126
5.5.4. Sr3Y(PO4)3:Tb3+ 형광체의 수명시간 137
5.6. Ca9Y(PO4)7:Eu3+ 형광체의 분광특성 140
5.6.1. Ca9Y(PO4)7:Eu3+ 형광체의 여기 및 방출 스펙트럼 140
5.6.2. Ca9Y(PO4)7:Eu3+ 형광체의 수명시간 152
5.6.3. Ca9Y(PO4)7:Eu3+ 형광체의 7F0 → 5D0 전이의 여기, 방출 스펙트럼 및 수명시간 154
6. 결 론 158
참고문헌 160
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