Blue Apatites, Red Fluoride, and Yellow Garnet Phosphors for White-Light-Emitting Diodes

Abstract

ABSTRACT A series of broad blue emitting apatite phosphate [N5-x-yMy(PO4)3Cl:xAn+] (N, M = Mg, Ca, Sr and Ba; A = Eu, Ce, n = +2, +3) phosphors were synthesized through a solid state reaction. By increasing M2+/N2+ ratio, their maximum peak position shifted toward low energy and broadened in half width. The respective crystal structures of the phosphors were characterized by X ray diffraction. The detailed luminescence properties like; the emission spectra under the excitation at near UV light, the photoluminescence excitation spectra and decay lifetimes, were reported. Those synthesized phosphors can be efficiently excited by near UV light; indicating that the phosphors are potential candidates for near UV phosphor converter based white light-emitting diodes. This dissertation is divided into four sections. Chapter 1 deals with the introduction of light, the motivations behind the research. Chapter’s 2 4 deal with the spectral broadening of apatite phosphate phosphors for improving the color rendering index of white light emitting diodes based near-ultraviolet chip. Chapter 5 describes the optical properties and application of deep red K2SiF6:Mn4+ phosphor for fabrication of high color rendering index white light emitting diodes. Chapter 6 describes green yellow (Gd,Y, Lu)3(Ga, Al)5O12:Ce3+) phosphors for white LEDs application. Each chapter can provide a summary of the conclusions arrived through the experimental research and analysis.

요 약

넓은 청색 발광영역을 갖는 인회석 구조의 인산염 형광체인 [N5-x-yMy(PO4)3Cl:xAn+] (N, M = Mg, Ca, Sr and Ba; A = Eu, Ce, n = +2, +3) 시리즈를 고상반응법에 의해 합성하였다. M2+/N2+ 의 비율이 증가함에 따라 최대 발광피크 위치가 에너지가 낮은 쪽으로 적색 편이하였으며, 반치폭이 넓어지는 현상을 보였다. 형광체 각각의 결정구조는 X-선 회절을 통해 분석하였으며, 근자외선으로 여기된 발광스텍트럼, 여기 스펙트럼 및 감쇠시간과 같은 발광특성을 연구하였다. 상기 합성된 형광체는 근자외선 영역에서 높은 효율을 보인다. 이는 근자외선을 기반으로 한 대표적 백색 LED용 형광체로의 가치가 있다고 생각된다. 본 논문은 네 개의 부분으로 구성되어있다. 1장에서는 이론적인 고찰 및 본 연구에 대한 목적에 대해 기술하였다. 2-4장에서는 근자외선을 기반으로 한 백색 LED의 연색성 향상을 위한 인회석 구조의 인산염 형광체의 스펙트럼 확장에 대하여 다루었다. 5장에서는 고연색의 백색 LED 제조를 위한 진홍색 K2SiF6:Mn4+ 형광체의 발광특성 및 LED에의 적용에 대하여 기술하였다. 마지막 6장에서는 백색 LED용 황녹색 (Gd,Y,Lu)3(Ga,Al)5O12:Ce3+) 형광체에 대해 연구하였으며, 각각의 장에서는 실험 및 분석을 통한 결론을 요약하여 정리하였다.