Photoluminescence Properties of Bismuth and Rare Earth Doped Ca2LaTaO6 and Ba2CaB2Si4O14 Phosphors
- Alternative Title
- 비스무트 이온과 희토류 이온이 도핑된 Ca2LaTaO6 및 Ba2CaB2Si4O14 형광체의 형광특성
- Abstract
- 비스무트 이온은 발광 물질에 대한 우수한 활성제 및 증감제이며 최근 수십 년 동안 널리 연구되었습니다. Bi3+ 도핑된 형광체는 다양한 결정 구조에서 UV 및 n-UV 여기에서 전체 가시 영역에서 다채로운 방출로 인해 많은 관심을 받았습니다. 이러한 형광 물질은 고체 조명, 디스플레이, 생물의학 및 광학 감지에서 잠재적인 응용이 입증되었다. 이러한 연구에서 Bi3+의 발광 특성은 결정 구조 설계 및 선택적 사이트 설계 전략을 통해 효과적으로 조절될 수 있음을 발견했습니다. 그런 다음 다른 희토류 및 Bi3+ 이온과 함께 도핑된 다색 형광체의 설계가 시도되었다. 형광체는 방출 색상을 조정하고 광학 온도 측정과 같은 다양한 기능을 실현할 수 있습니다. 본 논문에서는 Bi3+ 도핑된 Ca2LaTaO6(CLTO) 및 Ba2CaB2Si4O14(BCBSO) 형광체를 개발하고 각각 Tb3+ 및 Sm3+ 희토류 이온과 공동 도핑하였다. 이 설계 전략은 색조 조정 가능한 방출 및 온도 측정 분야에서 고효율 형광체를 발견하고 준비할 수 있도록 미래에 대한 광범위한 지침을 제공할 수 있다.
CLTO 형광체의 구조적 특성은 XRD, EDS 및 XPS 기술을 통해 자세히 연구되었습니다. UV-vis 반사 분광법, 들뜸 및 방출 스펙트럼과 결합하여 CLTO 형광체의 광발광 특성을 자세히 분석합니다. 조정 가능한 다색 방출은 Bi3+ 이온에서 Tb3+ 이온으로 약 100%의 효율로 에너지 전달에 따라 CLTO:Bi3+, Tb3+ 화합물에서 실현됩니다. 에너지 전달 과정은 형광 스펙트럼과 수명시간의 탐사를 통해 쌍극자-쌍극자 상호작용 메커니즘에서 입증되었다. 온도 의존적 광발광 스펙트럼은 얻어진 인광체가 우수한 열 안정성을 가짐을 나타냅니다. 위의 특성은 Bi3+ /Tb3+ 활성 Ca2LaTaO6 형광체가 UV LED 및 디스플레이의 잠재적 발광 물질로 사용될 수 있음을 시사한다.
BCBSO: xBi3+ 인은 330과 500 nm에서 두 가지 분명한 방출 피크를 나타내는데, 이는 각각 Ba와 Ca 사이트를 차지하는 Bi3+ 이온에서 유래한다. BCBSO: xBi3+ 형광체의 방출은 Bi3+ 함량을 변경하여 조정할 수 있습니다. XRD 및 XPS를 통해 샘플의 결정 구조 및 원소 조성이 결정되었습니다. 방출 스펙트럼 및 수명 곡선은 두 방출이 서로 다른 발광 중심에서 발생한다는 것을 확인합니다. BCBSO: Bi3+ 형광체의 두 방출 밴드은 온도에 대해 독특한 열 반응을 보입니다. Sm3+ 이온 활성화 BCBSO 형광체는 주로 601 nm에서 밝은 발광을 합니다. BCBSO: 0.08Bi3+, 0.1Sm3+의 온도 의존적 방출은 510 K (Sr = 2.3206% K–1)에서 높은 상대 감도로 설계된 광학 온도계를 나타냅니다.
- Issued Date
- 2022
- Awarded Date
- 2022. 8
- Type
- Dissertation
- Publisher
- 부경대학교
- Affiliation
- Pukyong National university, Graduate school
- Department
- 대학원 물리학과
- Advisor
- Hyo Jin Seo
- Table Of Contents
- 1. Introduction 1
1.1. Photoluminescence materials 1
1.2. Bismuth luminescence 2
1.3. Rare-earth luminescence 5
1.4. Research prospect of phosphors 9
1.4.1. Phosphor-converted LEDs 10
1.4.2. Phosphor for temperature measurement 11
1.4.3. Phosphor for phototherapy 12
1.4.4. Up-conversion phosphor 12
2. Experimental and Characterization 14
2.1. Experimental methods and chemical reagents 14
2.2. Sample preparation 15
2.2.1 Ca2LaTaO6 15
2.2.2 Ba2CaB2Si4O14 16
2.3. Characterization 16
3. Photoluminescence properties and energy transfer of Bi3+-Tb3+ in Ca2LaTaO6 phosphor 18
3. 1. Introduction 18
3.1.1. Ca2LaTaO6 crystal structure 18
3.1.2. Energy transfer of Bi3+-Tb3+ ion 20
3. 2. Results 21
3.2.1. Phase identification 21
3.2.2. Morphology 22
3.2.3. Reflectance of CLTO: Bi3+, Tb3+ 23
3.2.4. Photoluminescence properties 25
3.2.5. Temperature dependent on Luminescence of CLTO: Bi3+, Tb3+ 41
3.3. Summary 43
4. Tunable Emission via Dual-site Occupancy in Ba2CaB2Si4O14: Bi3+, Sm3+ Phosphors 45
4.1. Introduction 45
4.1.1. Ba2CaB2Si4O14 crystal structure 45
4.1.2. Optical thermometry 46
4.2 Results 48
4.2.1. Phase identification 48
4.2.2. Band structure analysis 49
4.2.3. Luminescence properties of BCBSO: Bi3+ 53
4.2.4. Thermal stability of BCBSO: Bi3+ 59
4.2.5. Optical thermometry of BCBSO: Bi3+, Sm3+ 62
4.3. Summary 67
5. Conclusions 69
References 71
Acknowledgments 87
- Degree
- Doctor
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