백색 발광소자용 청록발광 BaSi2O2N2:Eu2+ 형광체 연구

Abstract

본 연구에서는 Eu2+이온이 도핑된 산질화물 형광체를 환원분위기상의 고상 반응법으로 제작하고 백색 발광소자용 형광체로 이용하기 위해 발광특성을 연구 하였다. XRD 패턴을 분석하여 상기의 고상 반응법으로 합성된 형광체가 Cmcm의 공간 구조군을 가지는 orthorhombic 구조임을 확인하였으며, Hexagonal 구조의 P3공간군을 가지는 Ba3Si6O9N4 상과 혼재하였다. Eu2+이온은 Ba2+ 모체자리에 위치하며, O원자와 N원자가 결합되어진 사면체가 Ba원자와 결합되어진 구조를 가진다. PL과 PLE 스펙트럼을 통하여 260～490 nm에 걸쳐 UV영역에서부터 가시광역까지 아주 넓은 흡수 스펙트럼을 보이며, 496 nm 의 반치폭(FWHM)이 좁은(30 nm 내외) 아주 샤프한 청록발광을 보인다. 이는 Eu2+이온의 4f-5d 허용된 전이특성에 기인한다. Eu2+이온의 함량이 0.025 mole(5 %)일 때, 최대의 흡수와 발광 세기를 보인다. 상온에서의 초기휘도와 비교하여 200 ℃에서 49 %의 휘도 유지율을 보인다. 합성온도 1300 ℃와 1500 ℃사이에서 BaSi2O2N2상이 만들어지며, 합성시간이 6시간일 때 최고의 발광 세기를 보인다. Eu2+이온이 과도하게 도핑 되었을 때는 BaSi2O2N2의 결정구조가 아닌 EuSi2O2N2의 결정구조를 갖는 상변화가 일어남을 확인하였다. 상기 BaSi2O2N2 형광체와 황색(YAG:Ce) 형광체를 blue chip위에 도포하여 백색 LED 구현해본 결과, 연색성(CRI)=84.4, 색온도(CCT) 6099 K로 나타났다. 상기 형광체는 blue chip을 기반으로 한 백색 LED용 형광체로서의 적용이 가능할것으로 보인다.