• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.24 no.2
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• pp.64-70
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• 2013

In this paper, two white light emitting diodes(LEDs) were manufactured by using two kinds of yellow phosphor, YAG:Ce and $(Sr,Ba)_2SiO_4:Eu$, and their spectroscopic properties were compared and analyzed. We found that the asymmetric double sigmoidal function can be applied to both white LEDs to obtain the center wavelength, the half width, and the skewness parameters. According to this analysis, the half width of the emitting spectrum of silicate phosphor was smaller than that of YAG phosphor, indicating smaller color rendering index. However, the silicate phosphor exhibited better color stability depending on the driving current than the YAG phosphor. The current dependence of the luminous efficacy of both white LEDs was investigated, which showed that efficacy decreased monotonically with current. The efficacy of the silicate-based white LED was lower than that of the YAG-based LED by about 10~12 lm/W.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.24 no.3
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• pp.135-142
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• 2013

Two white light emitting diodes(LEDs) were fabricated by using two kinds of yellow phosphor, YAG:Ce and $(Sr,Ba)_2SiO4:Eu$, and their spectroscopic properties were analyzed as a function of temperature from room temperature to $80^{\circ}C$. The asymmetric double sigmoidal function was applied to both blue and yellow peaks of the emitting spectrum to obtain the center wavelength, the amplitude, the half width, and the skewness parameters. According to this analysis, the center wavelength of the blue peak shifted to longer wavelength while that of the yellow peak shifted to shorter wavelength. In addition, some of the skewness parameters were found to increase upon heating, which indicates that spectrum asymmetry becomes enhanced at higher temperatures. The changes in the color coordinates and the luminous efficacy were larger for the case of silicate-based white LED. These results suggest that the silicate-based white LED is inferior to the YAG-based white LED from the viewpoint of color stability, efficacy and color rendering index.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.152-152
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• 2015

최근에 백색 발광체 개발에 많은 관심이 고조되고 있다. 본 연구에서는 고상반응법을 사용하여 활성제 이온 $Dy^{3+}$의 함량을 0.05 mol로 고정하고, $Eu^{3+}$ 이온의 함량을 각각 0, 0.5, 1, 5, 10, 15 mol%로 변화시켜 $Y_2WO_6:Dy^{3+}$, $Eu^{3+}$ 형광체 분말을 합성하였다. $Dy^{3+}$ 이온만 도핑된 $Y_2WO_6$ 형광체의 흡광 수펙트럼은 전하 전달 밴드 ($Dy^{3+}-O^{2-}$)에 의한 250~350 nm에 존재 하는 밴드폭이 넓은 전이 신호와 360~500 nm 영역에 걸쳐 있는 상대적으로 흡광 세기가 약한 다수의 $Dy^{3+}$ 이온의 전이 신호가 관측 되었다. $Dy^{3+}$와 $Eu^{3+}$가 동시 도핑된 $Y_2WO_6$ 형광체의 발광 스펙트럼의 경우에, $Eu^{3+}$ 이온의 몰 비가 증가함에 따라 $Dy^{3+}$ 이온에 의한 577 nm에 주 피크를 갖는 황색 발광 파장의 세기는 감소하였고, $Eu^{3+}$ 이온에 의해 발생하는 612 nm의 적색 발광 파장의 세기는 순차적으로 증가하였다. 이 결과는 $Dy^{3+}$와 $Eu^{3+}$ 이온의 몰 비를 적절히 조절함으로써 최적의 백색 발광 형광체를 제조할 수 있음을 제시한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.51 no.2
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• pp.214-220
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• 2013

Hydrophobic coating on a silicate-based yellow phosphor ($Sr_2SiO_4:Eu^{2+}$) was carried out by using hexamethyldisiloxane (HMDSO) precursor in an atmospheric pressure dielectric barrier discharge plasma reactor, eventually to improve the long-term stability and reliability of the phosphor. The phosphor powder samples were characterized by a scanning electron microscope (SEM), a transmission electron microscope (TEM), a fluorescence spectrophotometer and a contact angle analyzer. After the coating was prepared, the contact angle of the phosphor powder increased to $133.0^{\circ}$ for water and to $140.5^{\circ}$ for glycerol, indicating that a hydrophobic layer was formed on its surface. The phosphor coated with HMDSO exhibited photoluminescence enhancement up to 7.8%. The SEM and TEM images of the phosphor powder revealed that the plasma coating led to a morphological change from grain-like structure to smooth surface with 31~46 nm thick hydrophobic layer. The light emitting diode (3528 1 chip LED) fabricated with the coated phosphor showed a substantial enhancement in the reliability under a special test condition at $85^{\circ}C$ and 85% relative humidity for 1,000 h (85/85 testing). The plasma-mediated method proposed in this work may be applicable to the formation of 3-dimensional coating layer on irregular-shaped phosphor powder, thereby improving the reliability.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 1999.11a
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• pp.177-177
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• 1999

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.191.1-191.1
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• 2015

최근에 백색 발광다이오드를 개발하기 위한 고효율의 형광체 개발에 많은 연구가 집중되고 있다. 본 연구에서는 $La_2WO_6$ 모체 결정에 다양한 활성제 이온인 $Eu^{3+}$, $Dy^{3+}$, $Sm^{3+}$, $Tb^{3+}$를 각각 도핑하여 다양한 발광 파장을 갖는 고효율의 형광체를 제조하였다. 합성한 형광체 분말은 초기물질 $La_2O_3$, $WO_3$, 희토류 원소 ($Eu_2O_3$, $Dy_2O_3$, $Sm_2O_3$, $Tb_4O_7$)를 각각 화학양론적으로 준비하여 고상반응법으로 제조하였으며, 이때 하소 공정은 $400^{\circ}C$에서 3시간, 소결 공정은 $1050^{\circ}C$에서 5시간 유지하여 합성하였다. $La_2WO_6:Eu^{3+}$ 형광체 분말의 경우에 320, 395, 465 nm에서 강한 흡광 파장이 발생하였으며, 파장 320 nm로 여기 시켰을 때 최대 발광 세기는 618 nm에서 관측되었다. $Sm^{3+}$을 도핑한 형광체의 흡광 스펙트럼은 310, 375, 406, 475 nm에서 발생하였으며, 310 nm로 여기 시켰을 때 602 nm의 강한 주황색 발광 신호가 나타났다. $Dy^{3+}$가 도핑된 $La_2WO_6$ 형광체는 575 nm에 강한 발광 피크를 갖는 황색을 나타내었으며, 흡광 파장은 313 nm 이었다. $Tb^{3+}$를 도핑한 형광체의 주 흡광 스펙트럼은 316 nm에서 발생하였고, 발광 스펙트럼은 545 nm에 피크를 갖는 녹색 발광 신호가 나타났다. 활성제이온의 종류에 따른 형광체의 흡광과 발광, 결정 구조의 특성을 체계적으로 제시하고자 한다.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.25 no.5
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• pp.254-261
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• 2014

Two types of white light-emitting diodes (LEDs) with different phosphor structures were fabricated and compared in terms of their optical characteristics. Their spectroscopic properties were analyzed as a function of temperature, from room temperature to $80^{\circ}C$. The temperature dependence of the luminance and the color coordinates showed that the decrease in luminance and change in the color coordinates of the remote-phosphor type LED were much smaller compared to the conventional white LED. These improvements were attributed to the decrease in phosphor temperature, due to the distance between the LED chip and the phosphor layer, as well as to the reduced absorption by the LED chip of the light emitted from the phosphor layer.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.164-164
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• 2013

최근에 희토류 이온이 치환 고용된 실리케이트계 형광체를 발광 소자, 레이저, 광전 소자에 응용하기 위한 연구에 많은 관심이 집중되고 있다. 본 연구에서는 고상 반응법을 사용하여 초기 물질 CaO (99.99% 순도), SiO2 (99.99%), RE2O3 (RE=Sm3+, Tb3+, 99.9%)을 화학 적량으로 준비하여 활성제 이온 Sm3+과 Tb3+이온의 함량비를 0, 0.01, 0.05, 0.10, 0.20 mol로 변화시켜 Ca2SiO4:RE3+ 형광체를 제조하여 그것의 발광과 흡광 특성을 조사하였다. Sm3+ 이온이 도핑된 Ca2SiO4 형광체의 경우에, 발광 스펙트럼은 Sm3+ 이온의 함량비에 관계없이 모든 시료에서 602 nm에 피크를 갖는 강한 주황색 발광 스펙트럼, 상대적으로 발광 세기가 약한 569 nm에 정점을 갖는 황색 발광과, 652 nm와 711 nm에 피크를 갖는 적색 발광 스펙트럼이 관측되었다. Sm3+ 이온의 함량비가 0.01 mol 일 때 세 영역의 발광 스펙트럼의 세기는 최대값을 나타내었다. Sm3+ 이온의 함량비가 증가함에 따라 모든 발광 스펙트럼의 세기는 순차적으로 감소하였다. 이 현상은 농도 소광 현상에 기인함을 알 수 있었다. Sm3+ 이온이 도핑된 형광체 분말의 경우에, 주 흡광 스펙트럼은 Sm3+ 이온의 함량비에 관계없이 408 nm에서 관측되었으며, 이밖에도 상대적으로 흡광 세기가 약한 349 nm, 367 nm, 476 nm에서 흡광이 발생하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.220-220
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• 2016

본 연구에서는 녹황색 빛을 내는 NaY(WO4)2:Tb3+ 형광체 파우더를 하소 350도에 1시간 소결 950도에 4시간 고상반응법으로 합성하였으며, 파우더는 X-ray diffraction과 PL 장비를 이용하여 측정하였다. XRD 분석은 Tb3+이온 도핑농도에 의한 순수한 NaYWO4 상을 나타내었다. Fig.1 220-330nm에서 관찰되는 넓은 밴드는 $O2-{\rightarrow}W6+$에 의해 발생한 LMCT(ligand to metal charge transfer)이고, Tb3+에서 WO42-그룹으로 에너지 전달에 의해서 생긴다. 이것의 최대세기는 272nm 이다. LMCT 옆 330-390nm에 관찰되어지는 약한 강도와 넓은 밴드는 Tb3+ 4f8의 f-f transition에 의해 발생한다. Fig.2에서 보여 지듯이$ 5D4{\rightarrow}7F6$, 7F5, 7F4, 7F3는 파장 489nm, main peak인 545nm (Green,초록색), 588nm (orange, 주황색), 620nm (Red, 적색)에서 Peak가 나타났으며, Tb3+이온의 함량비가 0.08mol일 때 최대 발광이 관측 되었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.172-172
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• 2013

최근에 디스프로슘 이온이 도핑된 형광체의 백색 발광 현상 때문에 백색 발광 소재의 제조에 관한 연구가 상당한 관심을 끌고 있다. 본 연구에서는 $Eu^{3+}$와 $Dy^{3+}$ 이온의 몰 비를 변화시키면서 $BaNb_2O_6:RE^{3+}$ (RE=Eu, Dy) 형광체 분말을 합성한 결과를 보고한다. 특히 활성제 이온인 $Eu^{3+}$와 $Dy^{3+}$ 이온의 몰 비에 따른 $BaNb_2O_6$ 형광체 분말의 결정 구조, 입자의 모양과 크기, 흡광과 발광 스펙트럼의 변화를 관측하였고, 최적의 합성 조건을 제시하고자 한다. 파장 393 nm로 여기 시킨 $Dy^{3+}$ 이온의 몰 비에 따른 $BaNb_2O_6$ 형광체 분말의 발광 스펙트럼은 580 nm에 주 피크를 갖는 황색 스펙트럼이 관측되었다. 이 발광 신호는 $^4F_{9/2}-^6H_{13/2}$ 전이 신호이다. $Dy^{3+}$ 이온의 몰 비가 0 mol인 경우에는 발광 신호가 검출되지 않았다. $Dy^{3+}$ 이온의 몰 비가 0.10 mol일 때 발광 피크의 세기는 최대이었으며, $Dy^{3+}$ 이온의 몰 비가 더욱 증가함에 따라 발광 스펙트럼의 세기는 계속 증가하지 않고 갑자기 감소하기 시작하였다. 이것은 $Dy^{3+}$ 이온의 몰 비가 임계값을 초과하여 더욱 증가하면 모체 격자들 사이에 치환 고용되어 있는 $Dy^{3+}$ 이온들 사이의 거리가 더욱 가까워져서 $Dy^{3+}$ 이온들이 서로 용이하게 결합함으로써 내부 산란에 의하여 발광의 세기가 감소함을 의미한다. 흡광 스펙트럼의 경우에, $Dy^{3+}$ 이온의 몰 비가 0.01 mol일때 형광체 분말은 두 종류의 흡광 스펙트럼을 나타내었다. 첫째는 $Dy^{3+}$ 양이온과 $O^{2-}$ 음이온들 사이에 발생한 전하 전달 밴드에 의해 발생하는 310 nm를 정점으로 하여 280~340 nm 영역에 걸쳐서 광범위하게 분포하는 흡광 신호가 관측되었으며, 둘째는 $Dy^{3+}$ 이온의 $4f^9$ 전자 배열 내에서 발생하는 4f-4f 전이 신호로서, 이것은 350~500 nm 영역에 걸쳐서 비교적 밴드폭이 좁은 다수의 흡광 신호가 나타났다. 본 실험에서는 다섯 개의 피크를 갖는 흡광 신호가 검출되었는데, 이중에서 제일 강한 주 피크인 393 nm의 흡수 파장은 모체 격자 내에 있는 $Dy^{3+}$ 이온의 바닥 상태인 $^6H_{15/2}$ 준위에서 여기 상태인 $^4F_{7/2}$ 인 에너지 준위로 전이하면서 발생한 신호이며, 이에 비하여 상대적으로 흡광 세기가 약한 370, 432, 458, 370 nm의 흡수 파장이 관측되었다.