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희토류 이온이 첨가된 NaM(PO3)3 (M=Mg, Zn, Sr, Ca) 형광체의 분광 특성 연구

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Alternative Title
Optical spectroscopy of rare earth ions doped NaM(PO3)3 (M=Mg, Zn, Ca, Sr) phosphors
Abstract
Luminescence properties of NaM(PO3)3(M=Mg,Zn,Ca,Sr) doped with Eu3+ and Tb3+ions and NaSr(PO3)3 doped with Eu2+ are investigated by optical and laser excitation spectroscopy. The phosphors were prepared by solid state reaction method and Eu2+ are reduced by carbothermal reduction method. The X-ray diffraction (XRD) was used to analyze the crystal structure and the crystallinity of the samples. The excitation and emission spectra and decay curve of NaM(PO3)3(M=Mg,Zn,Ca,Sr):Eu3+and Tb3+ (0.01 - 30 mol%) were measured at room temperature. Spectral features and excitation and emission spectra of NaMg(PO3)3:Eu3+ are found to be nearly the same as those to NaZn(PO3)3:Eu3+. The charge transfer band of O2- - Eu3+ shifts to lower energy with increasing Eu3+ concentration in NaM(PO3)3(M=Mg,Zn,Ca,Sr):Eu3+. The emission intensity of the 5D0 → 7F1transition is unusually strong compared with that of the5D0 → 7F2 transition. The intensity ratio 7F2/7F1 decreases with increasing Eu3+concentration indicating that the crystal field symmetry becomes higher with increasing Eu3+ concentration. No concentration quenching occurs up to 30 mol% Eu3+in NaCa(PO3)3:Eu3+ and NaSr(PO3)3:Eu3+. The f - d band of Tb3+ is observed in the excitation spectra of NaM(PO3)3(M=Mg,Zn,Ca,Sr):Tb3+ in the wavelength region 210 - 240 nm. Strong emission lines due to the 5D4→7FJ transition and weak emission lines due to the 5D3→7FJ transition are observed in the emission spectra of NaCa(PO3)3:Tb3+and NaSr(PO3)3:Tb3+. The energy transfer and cross relaxation between Tb3+ ions are discussed inNaM(PO3)3(M=Ca,Sr):Tb3
Author(s)
윤창용
Issued Date
2017
Awarded Date
2017. 8
Type
Dissertation
Keyword
희토류 이온 형광체
Publisher
부경대학교
URI
https://repository.pknu.ac.kr:8443/handle/2021.oak/14486
http://pknu.dcollection.net/common/orgView/000002380720
Affiliation
부경대학교 대학원
Department
대학원 물리학과
Advisor
서효진
Table Of Contents
Abstract x
1. 서 론 1
2. 이론적 배경 4
2.1 형광체 4
2.2 형광 방출과 에너지 전달 5
2.3 방사전이 11
2.4 대칭성에 의한 선택률 15
2.5 결정장에 의한 에너지 준위 분리 16
2.6 전이확률과 열 소광 18
2.7 희토류 이온 20
2.7.1 희토류 이온의 분황학적 특징 20
2.7.2 희토류 이온의 전자배치 좌표도 22
2.7.3 Eu3+ 이온 24
2.7.4 Eu2+ 이온 24
2.7.5 Tb3+ 이온 25
2.7.6 교차이완과 농도소광 26
2.8 결정구조 29
2.8.1 NaMg(PO3)3의 결정구조 29
2.8.2 NaZn(PO3)3의 결정구조 32
2.8.3 NaCa(PO3)3의 결정구조 35
2.8.4 NaSr(PO3)3의 결정구조 38
3. 형광체 합성 41
3.1 고상법을 이용한 형광체 합성 41
3.2 탄소연환원법 44
4. 분광학 실험 46
4.1 X선 회절 측정 46
4.2 여기 및 방출 스펙트럼 측정 47
4.3 레이저 분광측정 48
5. 결과 및 논의 50
5.1 X선 회절 분석 50
5.1.1 NaMg(PO3)3:Eu3+ 와 NaMg(PO3)3:Tb3+ 형광체의 XRD 분석 50
5.1.2 NaZn(PO3)3:Eu3+와 NaZn(PO3)3:Tb3+ 형광체의 XRD 분석 52
5.1.3 NaCa(PO3)3:Eu3+와 NaCa(PO3)3:Tb3+ 형광체의 XRD 분석 54
5.1.4 NaSr(PO3)3:Eu3+와 NaSr (PO3)3:Tb3+ 형광체의 XRD 분석 56
5.2 NaM(PO3)3:Eu3+ (M=Mg, Zn, Ca, Sr) 형광체의 분광특성
58
5.2.1 NaMg(PO3)3:Eu3+와 NaZn(PO3)3:Eu3+ 형광체의 여기 방출 스펙트럼 58
5.2.2 NaCa(PO3)3:Eu3+와 NaSr(PO3)3:Eu3+ 형광체의 여기 방출 스펙트럼 64
5.2.3 NaMg(PO3)3:Eu3+와 NaZn(PO3)3:Eu3+의 농도 별 여기 방출 스펙트럼 68
5.2.4 NaCa(PO3)3:Eu3+와 NaSr(PO3)3:Eu3+의 농도 별 여기 방출 스펙트럼 78
5.2.5 NaMg(PO3)3:Eu3+와 NaZn(PO3)3:Eu3+ 형광체의 수명시간 89
5.2.6 NaCa(PO3)3:Eu3+와 NaSr(PO3)3:Eu3+ 형광체의 수명시간 92
5.3 NaM(PO3)3:Tb3+ (M=Mg, Zn, Ca, Sr) 형광체의 분광특성 95
5.3.1 NaMg(PO3)3:Tb3+와 NaZn(PO3)3:Tb3+ 형광체의 여기 방출 스펙트럼 95
5.3.2 NaCa(PO3)3:Tb3+와 NaSr(PO3)3:Tb3+ 형광체의 여기 방출 스펙트럼 101
5.3.3 NaMg(PO3)3:Tb3+와 NaZn(PO3)3:Tb3+의 농도 별 여기 방출 스펙트럼 105
5.3.4 NaCa(PO3)3:Tb3+와 NaSr(PO3)3:Tb3+의 농도 별 여기 방출 스펙트럼 111
5.3.5 NaMg(PO3)3:Tb3+와 NaZn(PO3)3:Tb3+ 형광체의 수명시간 118
5.3.6 NaCa(PO3)3:Tb3+와 NaSr(PO3)3:Tb3+ 형광체의 수명시간 121
5.4 NaSr(PO3)3:Eu2+ 형광체의 분광특성 130
5.4.1 NaSr(PO3)3:Eu2+ 형광체를 355 nm 레이저로 여기한 방출 스펙트럼 130
5.4.2 10 K에서 측정한 NaSr(PO3)3:Eu2+ 의 여기 및 방출 스펙트럼 132
5.4.3 온도변화에 따른 NaSr(PO3)3:Eu2+의 여기 및 방출 스펙트럼 134
5.4.4 온도 변화에 따른 NaSr(PO3)3:Eu2+ 형광체의 형광 수명시간 138
6. 결론 141
참고문헌 144
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Doctor
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