조합 화학을 이용한 실리케이트 형광체의 개발

Abstract

본 연구에서 형광체로 가능성이 있는 후보 물질을 검색하는데 조합화학을 사용하였다. 조합화학으로 4성분계에서 알카리 토금속 실리케이트 형광체의 발광 빛이 관찰되었다. 그리고 3성분계 [가] 부분에서 Sr₃MgSi₂O_(8) 형광체가 검색되었고, 454 nm의 Blue 발광을 보이며, 온도가 1350℃, Eu^(2+)이온이 3mol%일 때 가장 높은 발광 세기를 나타내었다. [나] 부분에서 검색된 녹색 형광체 Sr₂SiO₄:Eu^(2+) 는 중심파장이 520 nm이고 Eu^(2+)이온이 증가하면 중심 파장은 장파장 쪽으로 이동하였고 이것은 Eu^(2+)이온이 증가하면서 모체 내에 있는 결정장에 영향을 미친 것으로 볼 수 있다. 또한 Ba^(2+)이온의 양이 증가할수록 파장은 단 파장 쪽으로 이동한다. 그리고 [나] 부분에서 검색된 황색 형광체 Sr₃SiO_(5):Eu^(2+) 형광체는 주 발광 파장이 580 nm 이고 형광체의 소성온도가 1350℃, Eu^(2+)의 농도가 7mol % 일 때 가장 높은 발광세기를 나타내었다. 그리고 Ba^(2+) 농도가 증가하면 중심 파장이 572 nm에서 590nm까지 장파장으로 이동하였다. 검색된 형광체 RGB를 가지고 UV영역의 파장대를 가지고 있는 InGaN chip에 도포하여 백색 LED를 제조하여 연색성 지수를 측정한 결과 90으로 YAG형광체로 백색을 구현한 형광체보다 우수한 색재현성을 가지고 있었다. Blue LED에 Sr₃SiO_(5):Eu형광체와 Sr₂SiO₄:Eu형광체를 같이 도포한 것 또한 연색지수 85값을 나타나 YAG형광체를 Blue LED에 도포한 것 보다 색재현성이 더 좋았음을 알 수 있었다. 그리고 이렇게 제조된 백색 LED를 색 좌표에서 비교한 결과 따뜻한 색 온도를 가지고 있었으며, 조명용으로 더 적합하다는 것을 알 수 있었다.