백색 발광소자용 Zn2SiO4:Mn2

Abstract

본 연구에서는 UV 영역에서 발광 효율 및 열 특성이 우수한 녹색 Zn2SiO4:Mn2+ 형광체의 백색 발광 소자용으로 이용하기 위해 연구 하였다. 망간 농도를 과잉 첨가하여, Mn2+ 이온의 금지된 전이 영역인 4A1(4E)-6A1과 4T2–6A1 (420nm)의 여기를 활성화함으로써 청색 영역에서의 흡수를 향상시켰다. 상기 형광체는 R-3(148)의 공간 구조군을 가지는 사방 6 면체 (rhombohedral) 구조의 단일상 임을 확인하였다. 광 여기 및 발광 스펙트럼을 통하여 420nm 부근에서 최대 흡수치가 나타나며, 반치폭이 45nm 정도인 530nm 녹색 발광을 보였다. 이는 Mn2+의 4T1-6A1 금지된 전이특성에 기인한다. 열 특성에서는 225 ℃ 부근에서 60 %의 휘도 유지율을 보이며, 온도 상승에 따른 발광 스펙트럼의 반치폭과 파장 변화는 각각 2nm, 10nm이하로 안정적인 발광 색을 유지 하였다. 합성된 Zn1.82SiO4: 0.18Mn2+ 형광체를 이용한 백색 발광소자는 황적색 Sr3SiO5:Eu2+, 적색 EuSi2O2N2 형광체와 460 nm의 청색 발광 다이오드를 이용하였다. 상기의 백색 발광 소자는 색온도(CCT) 5098K, 5079, 연색지수 70, 82로 나타났다. 따라서 본 연구 녹색 형광체는 고출력 백색발광소자의 장시간 구동 시 발광소자에서 발생되는 고열에 대해 발광 색 변형이 적고 안정한 발광강도를 유지 할 수 있는 백색 발광 소자에 응용이 가능할 것으로 생각 된다.