다색용 산화물 형광체의 개발과 응용전개

전문가 제언

○ 형광체는 광학적으로 활성화된 원소들을 도핑한 무기물 수용체(hostmateral)로 구성된다. 수용체로는 YAG(Y3Al5O12)가 가장 흔하고 도판트는 희토류물질들이다. 희토류 발광체들은 백색광 YAG형광체에 사용되는 Ce, 레이저에 사용되는 Nd, 광학증폭기에 사용되는 Er 및 가시광 차단재로 Th산화물 등이 있다. YAG형광체의 특성은 Y에 Gd를 부분적으로 치환시키면 발광스펙트럼이 긴 파장 쪽으로 이동하고 Al에 Ga을 치환하면 짧은 파장 쪽으로 이동한다는 것이다.

 

○ 본고에서는 디스플레이의 핵심재료인 형광체를 희토류를 포함하지 않은 ZnO계에 MgO를 첨가, 융제 법으로 합성하였고 900℃의 낮은 소성온도에서 MgO를 최대 20mol% 고용시킬 수 있어 형광 피크를 28nm 저 파장으로 이동시킬 수 있는 형광분말을 얻었다. 또 적색 형광체로  CaAl12-xO19:Mnx(x=0~0.1)에서 Mn2+와 Mn4+가 CaAl12-xO19육방정계가 만드는 Al3+의 6배위 팔면체자리에 치환되는 거동을 조사하였다. 적색 형광체 제조 시 최적 Mn첨가량은 x=0.020이며 그 이상에서는 농도소광 때문에 발광휘도가 낮아졌다. 형광체의 도포기술을 위해서는 형광체의 구상 미립자 합성기술이 필요하다는 것을 제시하고 있다.

 

○ YAG:Ce3+형광체는 황색 발광을 나타내 청색광과 결합하여 백색광 제작용으로 가장 많이 사용된다. 그러나 색도가 높고 연색성이 낮아 적색 형광체도 함께 혼합하여 조명용 LED를 제작하고 있다. 각종 색을 발광하는 형광을 백색으로 변환시키기 위해 다른 색의 형광체와 조합을 만드는 기술도 중요하나 주의할 점은 a) 적색 형광체의 첨가는 연색성능은 향상되나 발광효율을 감소시킨다는 것, b) 백색광의 색도는 발광방향에 좌우되어서는 안 되며 공간적 색 균일 도를 갖도록 하여야 한다.

 

○ 차세대 발광다이오드용 형광체의 연구는 일본, 독일, 미국 등의 대학 및 연구소에서 활발히 진행되고 있으며 특히 일본의 니치아화학공업, 니토덴코, 파나소닉 등에서 형광체개발에 노력하고 있다. 국내에서는 대표적으로 전남대 신소재공학부 임교수 연구실에서 규산염유리로 phosphor converted LED의 연구를 하고 있으나 희토류원소를 첨가하지 않은 형광체개발을 위한 기초연구를 꾸준히 펼쳐 나가야 할 것이다.

저자

Koji Inoue et al

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2015

권(호)

50(3)

잡지명

セラミックス

과학기술
표준분류

재료

페이지

182~190

분석자

김*호

분석물

• 다색용 산화물 형광체의 개발과 응용전개.pdf [377,904 byte]

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