내 신청현황
종류	모집공고명	진행상태
신청내용이 없습니다.

첨단기술정보

home
알림마당
과학기술정보분석
첨단기술정보

Er3+-Yb3+를 공동 도핑한 CaO-WO3-SiO2-B2O3-NaF 결정화 유리의 제조와 상향변환 형광성질

전문가 제언: ○ 작은 외부 에너지가 형광체를 통해 큰 에너지로 변하는 경우 그 과정을 상향변환 형광 성질이라고 한다. 이것은 란탄족 원소가 형광체에 도핑되면 기저준위와 여기준위 사이에 중간 준위가 있어 전자가 단계적으로 높은 에너지 준위로 여기될 수 있기 때문에 여기광원의 출력이 약해도 상향변환 현상이 나타날 수 있다. 특히 ETU(에너지 전달 상향변환)의 경우 적외선을 잘 흡수하는 란탄족 원소를 공동 도핑하여 증감제 및 활성제로 사용하면 높은 상향변환 효율을 얻을 수 있다. 2광자 흡수과정의 경우 여기광원 106-109W/cm2의 레이저 출력이, ETU의 경우 1-103W/cm2의 레이저 출력을 필요로 한다.

○ 모체의 포논 격자 에너지가 낮으면 전자가 기저준위와 여기준위 사이의 중간 에너지 준위에 머무를 수 있는 시간이 길어지게 되어 상향변환용 모체로 좋다. 예를 들면 규산염유리 및 인산염유리의 포논 격자에너지는 각각 1,100, 1,200(㎝-1)로 높아 불리하다. 그러나 불화물유리, NaYF4는 각각 500 및 350(㎝-1)로 낮아 많은 연구대상이 되고 있다.

○ 본고에서는 CaO-WO3-SiO2-B2O3-NaF 유리 중에 Yb를 증감제, Er을 활성제로 첨가하여 유리를 만든 후 열처리를 통해 CaWO4 결정을 석출시킨 형광체를 제조하고 형광 특성을 조사하였다. Er3+-Yb3+를 공동 도핑한 결정화 유리의 상향변환 메커니즘을 고찰한 결과 적색과 녹색광의 2광자 공정을 여기전력과 형광 강도 사이의 대수관계를 통해 확인하였다.

○ 상향변환용 나노형광체는 부피 대 표면적의 비율이 벌크 형광체에 비해 훨씬 크기 때문에 발광강도가 약해진다. 코어/쉘 구조의 나노 형광체를 합성하면 표면 결함을 감소시켜 발광 강도를 증가시킬 수 있다. Philips 및 Osram사를 중심으로 상용화에 힘쓰고 있으나 제조단가 인하를 위한 제조방법과 광 변환효율 확보가 가장 시급한 문제이다. 국내 대학의 신소재공학과, KIST, KICET 등에서도 소규모로 연구하고 있다. 상향변환 형광체는 디스플레이나 조명과 같은 응용분야 이외에도 바이오 이미징의 형광 조영제나 보안과 같은 다양한 분야에 응용될 수 있어 핵심 연구과제로 국가의 계속 지원이 필요하다고 생각된다.

저자: Qinlei WEI, Hongbo ZHANG, et al.
자료유형: 니즈학술정보