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Eu2+와 Dy3+을 첨가한 BaAl1.7B0.3O4 인광성 세라믹 안료의 합성

전문가 제언: ○ 어떤 물질이 X선, 자외선 혹은 가시광선을 받으면 그 에너지를 흡수하여 전자가 여기하였다가 기저상태로 돌아갈 때 여분의 에너지를 방출한다. 여기를 위한 전자파를 중지하여도 발광을 지속하여 발광유지시간이 10-8sec 이하로 짧은 것을 형광(Fluorescence)이라고 그 이상 긴 것을 형광(Phosphorescence)이라 한다. 형광체의 잔광 시간은 10-7sec부터 수천 분까지 지속하는 것도 있으며 잔광 시간이 긴 것을 축 광성 형광체 혹은 축광체라 하기도 한다.

○ 축광성 물질로 CaS, CaSrS, ZnS, ZnCdS 등 황화물 결정을 모체결정으로 하는 형광체에 관하여 많이 연구하였다. 그러나 CaSr계 형광체는 습기나 탄산가스에 불안정하여 내구성이 저하하고, ZnCdS는 공해원소인 Cd 때문에 사용할 수 없다. 황화아연계 형광체(ZnS:Cu)만이 시계의 야광 문자 등에 사용하였다. 이것도 잔광 시간이 짧고 발광 감쇄가 크다는 등의 결점이 있다.

○ SrAl2O4 산화물계 형광물질은 화학적으로 안정하고 내구성이 우수하며 여기원으로 방사성 물질을 사용하지 않아서 안정한 축광성 형광체로 알려졌다. SrAl2O4:Eu2+계 형광체는 축광성 형광체로 초기에는 램프와 음극선관(CRT) 등에 응용하려고 연구하였다. 최근에는 MAl2O4(M=Ba, Sr, Mg, Ca)의 모체 결정에 활성제로 희토류 이온을 첨가한 형광체가 장 잔광 축광 재료로서 특성이 우수한 것으로 알려졌다.

○ BaAl2O4 결정에 Eu2+와 Dy3+을 첨가하는 양을 조절하고 환원 분위기로 소성하여 형광체를 제조하였다. Ba0.97Eu0.02Dy0.01Al1.7B0.3O4의 조성을 한 형광체의 발광 특성이 가장 좋았다.

○ 형광체는 야광 표지판, 야광 페인트, 야광 장식, 야광시계, 전자기기 표시소자, 백라이트 광원 등 다양한 용도의 기능성 소재로 널리 사용되고 있다. 국내 대학과 연구소에서도 축광 소재를 연구하고 있다. 다만 희토류를 사용하지 않는 형광체를 제조하는 것이 원료 면에서 유리하다고 생각한다.

저자: Rita E.G. Frota, et al.
자료유형: 니즈학술정보