사이알론계 산질화물 형광체의 합성과 특성에 관한 연구

Abstract

현재 가장 광범위하게 실용화되어 있는 백색LED는 청색LED 위에 황색 형광체를 도포하여 소자를 제조함으로써 백색을 구현하고 있다. LED를 이용하여 고휘도 백색광을 구현하는데 있어서 효율이 우수한 LED를 위해 필요한 형광 소재는 백색광의 구현에 필수불가결한 핵심 소재이다. 최근 고성능의 LED를 구현하기 위해 Eu2+, Ce3+ 등의 희토류 활성이온이 첨가된 질화물 형광체들이 사용되어지고 있다. 질화물 형광체는 다양한 색깔의 빛을 방출할 수 있게 하고 열적·화학적으로 매우 안정하여 열적소광(thermal quenching)의 정도가 산화물이나 황화물에 비해 작은 장점이 있어 이미 활성제로 Eu2+가 도핑된 α-SiAlON, β-SiAlON 및 CaAlSiN3 등은 고효율 백색LED 제품의 핵심소재로 평가되어 상용화에도 성공하였다. 따라서 본 연구에서는 LED에 사용할 수 있는 사이알론계 산질화물 형광체의 합성과 특성에 대한 연구를 진행하였다. GPS를 이용한 SiAlON의 합성과 알파와 베타 사이알론 각각의 조성을 다양하게 변화시켜 각각의 발광특성을 연구하였다. 알파 사이알론 형광체는 융제를 첨가하거나 고온 합성 전단계로 하소공정을 추가하여 변화하는 발광 특성을 알아보고 베타 사이알론 형광체는 고효율의 단일상 형광체 합성을 위한 산화물 첨가제의 조성과 합성공정에 대하여 알아보았다. 위의 실험결과를 바탕으로 조성 및 합성 온도와 합성시간을 제어하여 황색 및 녹색을 동시에 발광하는 알파/베타 복합 사이알론 형광체를 제조하였다. 그 결과 형광체의 결정성과 발광특성은 융제, 산화물 첨가제와 조성, 합성 온도, 합성 시간, 하소 공정에 대해 강하게 의존하였다.