• 한국재료학회지
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• 제15권8호
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• pp.548-553
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• 2005

Trivalent cerium$(Ce^{3+})$ activated YAG (yttrium aluminum garnet, $Y_3Al_5O_{12})$) thin films phosphor were deposited on quartz glass substrates by rf magnetron sputtering. The effects of sputtering parameters, annealing atmosphere, and substrates on growing behaviors and luminescent properties were investigated. The sputtering parameters were $O_2/(Ar+O_2)$ gas ratio, rf power, and deposition time. XRD (X-ray diffractometery) spectra exhibited that as-deposited films were amorphous, while they were transformed to the crystalline phases by post-annealing. The crystallinity and the atomic ratio strongly depended on the sputtering gas ratio $O_2/(Ar+O_2)$. High quality YAG:Ce thin films could be obtained at the gas ratio of $50\%$ oxygen. After annealing process, PL (Photoluminescence) spectra excited at 450nm showed a yellow single band at 550nm. The films deposited at the sputtering gas ratio of 50% oxygen exhibited the highest PL intensity.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권3호
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• pp.407-411
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• 2005

분무용액에 다양한 융제들을 도입하여 분무열분해법에 의해 YAG:Tb($Y_3Al_5O_{12}:Tb$) 형광체들을 합성하였다. 융제의 종류, 유기 첨가물 및 후열처리 온도 등이 YAG:Tb 형광체의 형태, 결정성 및 발광 특성에 미치는 영향 등을 조사하였다. 유기첨가물로 사용된 구연산과 에틸렌 글리콜은 고온의 열처리 과정에서 YAG:Tb 형광체의 형태 파괴 없이 발광 특성을 증대시켰다. 반면에 다량의 융제를 포함한 분무용액으로부터 분무열분해 공정에 의해 합성된 전구체 분말은 $1300^{\circ}C$에서의 후열처리 후에 구형의 형태가 사라졌다. 리튬 탄산염을 융제로 함유한 분무용액으로부터 합성된 YAG:Tb 형광체는 후열처리 후에 미세하면서도 균일한 형태를 가졌다. 융제로서 사용된 리튬 탄산염은 YAG:Tb 형광체의 발광 휘도 개선에도 효과적이었다. 리튬 탄산염을 융제로 첨가한 경우에 합성된 YAG:Tb 형광체의 최적의 발광 세기는 융제를 첨가하지 않은 경우에 합성된 형광체의 발광세기의 189％였다.

• 한국재료학회지
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• 제22권4호
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• pp.195-201
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• 2012

$Ce^{3+}$-doped yttrium aluminum gallium garnet (YAGG:$Ce^{3+}$), which is a green-emitting phosphor, was synthesized by solid state reaction using ${\alpha}$-phase or ${\gamma}$-phase of nano-sized $Al_2O_3$ as the Al source. The processing conditions and the chemical composition of phosphor for the maximum emission intensity were optimized on the basis of emission intensity under vacuum UV excitation. The optimum heating temperature for phosphor preparation was $1550^{\circ}C$. Photoluminescence properties of the synthesized phosphor were investigated in detail. From the excitation and emission spectra, it was confirmed that the YAGG:$Ce^{3+}$ phosphors effectively absorb the vacuum UV of 120-200 nm and emit green light positioned around 530 nm. The crystalline phase of the alumina nanoparticles affected the particle size and the luminescence property of the synthesized phosphors. Nano-sized ${\gamma}-Al_2O_3$ was more effective for the achievement of higher emission intensity than was nano-sized ${\alpha}-Al_2O_3$. This discrepancy is considered to be because the diffusion of $Al^{3+}$ into $Y_2O_3$ lattice is dependent on the crystalline phase of $Al_2O_3$, which affects the phase transformation of YAGG:$Ce^{3+}$ phosphors. The optimum chemical composition, having the maximum emission intensity, was $(Y_{2.98}Ce_{0.02})(Al_{2.8}Ga_{1.8})O_{11.4}$ prepared with ${\gamma}-Al_2O_3$. On the other hand, the decay time of the YAGG:$Ce^{3+}$ phosphors, irrespective of the crystalline phase of the nano-sized alumina source, was below 1 ms due to the allowed $5d{\rightarrow}4f$ transition of the $Ce^{3+}$ activator.

• 한국재료학회지
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• 제30권8호
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• pp.413-420
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• 2020

Lu₃Al_5-xGa_xO₁₂:Ce³⁺,Cr³⁺ powders are prepared using a solid-state reaction method. To determine the crystal structure, Rietveld refinement is performed. The results indicate that Ga³⁺ ions preferentially occupied tetrahedral rather than octahedral sites. The lattice constant linearly increases, obeying Vegard's law, despite the strong preference of Ga³⁺ for the tetrahedral sites. Increasing x led to a blue-shift of the Ce³⁺ emission band in the green region and a change in the emission intensity. Persistent luminescence is observed from the powders prepared with x = 2-3, occurring through a trapping and detrapping process between Ce³⁺ and Cr³⁺ ions. The longest persistent luminescence is achieved for x = 2; its lifetime is at least 30 min. The findings are explained using crystal structure refinement, crystal field splitting, optical band gap, and electron trapping mechanism.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.440-441
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• 2007

For this study, terbium-doped yttrium aluminum garnet (YAG:Tb) phosphor powders were prepared via the combustion process using the varous reagents. The characteristics of the synthesized nano powder were investigated by means of X-ray diffraction (XRD), Scanning Electron Microscope(SEM), and photoluminescence (PL). Single-phase cubic YAG:Tb crystalline powder was obtained at $1000^{\circ}C$ by directly crystallizing it from amorphous materials, as determined by XRD techniques. The SEM image showed that the resulting YAG:Tb powders had uniform sizes and good homogeneity. The photoluminescence spectra of the YAG:Tb nanoparticles were investigated to determinethe energy level of electron transition related to luminescence processes. There were three peaks in the excited spectrum, and the major one was a broad band of around 274 nm. Also, the YAG:Tb nanoparticles showed two emission peaks in the range of 450~500 nm and 525~560 nm, respectively, and had maximum intensity at 545 nm.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.185-185
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• 2012

중공 발광 나노 물질은 특유의 구조적 특성(낮은 밀도, 높은 비표면적, 다공성 물질, 낮은 열팽창계수 등)과 광학적 성질을 이용하여 디스플레이 패널, 광결정, 약물전달체, 바이오 이미징 라벨 등의 다양한 적용이 가능하다. 이러한 적용에 있어 균일한 크기와 형태의 중공 입자는 필수 조건으로 여겨진다. 지금까지 합성된 중공 발광 입자에는 BaMgAl10O17 : Eu2+-Nd3+, Gd2O3 : Eu3+, $EuPO_4{\cdot}H_2O$과 같은 것들이 있으나 크기 조절이 어렵고, 그 균일성이 확보되지 못하였다. 균일한 크기의 중공 발광 입자를 만들기 위해 SiO2나 emulsion을 템플릿으로 이용하여 황화카드뮴, 카드뮴 셀레나이드 중공 입자를 합성한 예가 있으나, 양자점의 독성으로 인하여 바이오분야 응용에는 적합하지 않다. YAG는 모체로써 형광체에서 가장 많이 이용되는 물질로, 화학적 안정성과 낮은 독성, 높은 양자 효율 등 많은 장점을 갖고 있다. 특히 세륨이 도핑된 YAG형광체의 경우 WLED, 신틸레이터, 바이오산업에 적용이 가능하다. 그러나 지금까지 중공 YAG:Ce3+형광체를 합성한 예가 없었다. 본 연구에서는 단분산 수화 알루미늄 (Al(OH)3) 입자 위에 세륨이 도핑 된 이트륨 베이직 카보네이트 ($Y(OH)CO_3$)를 균일하게 코팅한 후 열처리를 하여 균일한 크기의 Y3Al5O12:Ce3+(YAG) 중공 입자를 합성하였다. 열처리 온도에 따른 고분해능 투과 전자 현미경(HRTEM), X-선 회절(XRD), 고분해능 에너지 분광법(HREDX) 분석결과, 중공 YAG: Ce3+입자는 Kirkendall 효과에 의해 형성됨을 확인하였다. 전계방사형 주사 전자 현미경(FE-SEM) 측정을 통해, 열처리 후에도 입자의 크기와 형태가 균일함을 확인하였으며, 공초점 현미경 관찰을 통해 중공 형태를 명확히 확인 할 수 있었다. Photoluminescence (PL) 분광법과 형광 수명 이미징 현미경(FLIM)을 이용한 광 특성 분석결과, 합성된 입자는 400-500 nm에서 흡수 파장 (456 nm에서 최대 강도)과 500-700 nm 범위의 발광 파장(544 nm에서 최대 강도)을 나타냈고, 상용 YAG: Ce3+(70 ns)에 준하는 74 ns의 잔광 시간(decay time)이 측정되었다. 단분산 수화 알루미늄 입자의 크기를 조절하여 최종 합성된 YAG: Ce3+의 크기를 조절할 수 있었다. 지름 약 600 nm의 Al(OH)3를 사용한 경우, $1,300^{\circ}C$에서 열처리를 한 후 평균 지름 590 nm의 중공입자를 합성하였고, 약 170 nm의 Al(OH)3를 이용하여, 더 낮은 온도인 $1,100^{\circ}C$에서의 열처리를 통해 평균지름 140 nm의 중공 YAG: Ce3+입자를 합성하였다. 본 연구를 통하여 합성된 균일한 크기의 YAG 중공입자는 LED와 같은 광전변환 소자 및 다기능성 바이오 이미징 등의 나노바이오 소자 분야에 활용될 수 있음이 기대된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제27권1호
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• pp.18-21
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• 2017

본 연구에서는 homogeneous precipitation method를 통하여 구형의 단분산(monodispersed) YAG : $Ce^{3+}$를 합성했다. 단분산 YAG : $Ce^{3+}$의 전구체를 합성하는 과정에서 aluminum ion들이 먼저 석출되어 aluminum 화합물을 형성하고 후에 yttrium 화합물들이 aluminum 화합물들의 표면에서 석출된다. 합성된 전구체를 파우더형태로 얻기 위해 건조과정을 거치는데, oven에서 건조했을 때 보다 동결건조기에서 건조했을 때 비교적 구형의 단분산 YAG : $Ce^{3+}$ 입자를 얻을 수 있었다. 하소 과정에서 공정을 진행하는 온도로서 $1100^{\circ}C$와 $1200^{\circ}C$를 비교해 보았다. 실험 결과 $1200^{\circ}C$의 온도로 상압에서 6시간 동안의 하소 과정을 진행하였을 때 400~500 nm 입자크기를 가진 단분산된 구형의 나노 YAG : $Ce^{3+}$ 입자가 합성되었다.