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가스환원 질화법을 이용한 질화물 미립자의 합성

전문가 제언: ○ 최근 SiALON을 비롯한 질화물이 백색 LED용 형광체의 모체재료로 사용되고 있으며, 이에 따라서 질화물 분말합성 기술개발에 대한 관심이 높아지고 있다. 현재는 각 구성원소의 질화물을 이용하여 가압질소 분위기 하에서 고온소성이나 아크 용융으로 제조된 합금원료를 직접 질화하는 방법이 사용된다. 고온소성이나 반응열로 소결된 괴상입자를 기계적으로 분쇄하여 입도를 조절하여 공급하고 있다.

○ 그러나 분쇄공정으로 인한 발광효율의 저하 억제나 LED 봉지수지 중에서 분산성 향상, 비용절감 등에서 우수한 광학특성과 입경의 미세화, 생산성 향상을 위한 질화물계 형광체의 분말합성 개발이 요망된다. 구조재료로 개발된 /-SiALON은 상태도 연구 및 물질탐색에서, 다상시료의 일부나 미소 단결정의 형태로 존재가 발견되었으나, 단상분말에 대한 양산방법이 확립 되지못한 상황이다. 이 문헌에서는 백색 LED 용도에 유망한 질화물계 형광체의 미립자합성 방법에 대해 설명하고 있다.

○ 일본 NIMS는 개발된 GRN을 산화물 복합계에 응용하여, 백색LED 용도로 개발된 Ca--SiALON:Eu2+ 형광체 미립자 합성프로세스를 확립하였다. 이 연구소는 평균입경 0.23㎛의 비정질 SiO2 구상입자 표면을 Ca, Al 성분으로 피복하고, CaO-SiO2-Al2O3계 원료를 이용하여 1400~1500℃ 온도에서 GRN을 합성하였다. GRN를 이용하여 Ca--SiALON:Eu2+ 등의 실용 형광체에서 미립자화에 따라 형광체 퇴색이 없는 발광특성을 달성할 가능성이 있다.

○ 국내에서도 그동안 LED 일부에만 사용되던 질화물계 형광체가 업계 새로운 트렌드가 될 전망이다. 질화물 형광체는 열적 안정성이 높아 LED의 신뢰도를 높여줄 것으로 기대되었지만 가격이 높아 소량만 사용하였다. 삼성LED는 질화물 형광체 사용을 증가 시킬 전망이다. 국내 중소기업인 엘림신소재도 적색·녹색 질화물 형광체를 개발하였고, 또한 와이즈파워도 적색용 질화물 형광체를 개발을 완료하였다. 연구소들과 기업에서 질화물 형광체에 대한 연구가 많이 진행되고 있어 다행이나, 질화물 미립자 제조에 대한 연구가 적극적으로 진행되어야 한다고 생각한다.

저자: Takayuki Suehiro
자료유형: 학술정보