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근자외선-펌핑 LED용 Ce3+/Tb3+ 도핑된 Ba3Sr4(BO3)3F5 포스퍼의 조절 가능한 색상

전문가 제언: ○ 일본 니치아회사에서 개발한 백색광 LED는 청색 펌핑 LED에 황색 포스퍼를 도포한 이색성분으로 구성되어 구조가 매우 단순할 뿐만 아니라 휘도도 강하며 제작경비가 저렴하여 빛의 혁명이라고 불릴 정도였다. 이러한 백색광은 적색영역의 광이 결여되어 색 연색성이 낮고 색 온도의 조절이 어려운 단점을 가지고 있다. 차세대 백색광 LED는 UV-LED에 적·녹·청 3색 형광체를 도포하여 이로부터 백색광을 구현하는데 있다.

○ 이러한 배경에서 대학에선 부경대학교 정중현 연구팀, 창원대학교 장관 연구팀 등이, 연구소의 경우 화학연구소의 김창해 연구팀, 그리고 산업계에서는 마이크로켐 및 효성 등에서 희토류이온을 실리케이트, 나이트라이드 혹은 BAM과 같은 다성분산화물 등의 임자매질에 혼입하여 근자외선 LED용 포스퍼를 개발 연구하고 있다.

○ 발표한 BSBF:Ce3+, Tb3+, Na+ 포스퍼의 경우 근자외성 LED의 360nm 광을 Ce3+이온이 흡수하여 일부는 Ce3+이온에 의해 청색광을 방출하고 흡수된 광의 일부는 Ce3+로부터 Tb3+로의 에너지 전달이 일어나 Tb3+로부터 강한 녹색광이 방출되었다. Tb3+이온의 농도를 조절하여 청색에서부터 녹색까지의 방출 광색상을 조절할 수 있는 장점을 보여주고 있다.

○ 하지만 BSBF:Ce3+, Tb3+, Na+ 포스퍼는 적색광 영역이 결여되었기 때문에 이에 대한 보완이 필요하다. Tb3+ 외에 Eu3+이온을 추가로 첨가하면 Ce3+ → Eu3+로의 에너지 전달이 일어나 Eu3+로부터 610nm에 피크를 갖는 적색광이 유발될 수 있다. 이 과정이 유효하다면 단일 포스퍼로부터 적·녹·청 3원색 광이 방출되어 백색광 LED를 구현할 수 있다. 즉, Ce3+로부터 청색광, Ce3+ → Tb3+ 에너지 전달에 의해 녹색광을, Ce3+ → Eu3+ 에너지 전달에 의해 적색광이 구현될 수 있다.

○ 따라서 BSBF 임자매질에 대한 본 연구는 차세대 백색광 LED 개발에 초석이 되는 중요한 결과라고 볼 수 있다.

저자: Jianfeng Sun, Jiayue Sun
자료유형: 니즈학술정보