KR20190114133A - Garnet structure oxide phosphor, preparing method of the same, and its luminescent property - Google Patents

Garnet structure oxide phosphor, preparing method of the same, and its luminescent property Download PDF

Info

Publication number
KR20190114133A
KR20190114133A KR1020180036341A KR20180036341A KR20190114133A KR 20190114133 A KR20190114133 A KR 20190114133A KR 1020180036341 A KR1020180036341 A KR 1020180036341A KR 20180036341 A KR20180036341 A KR 20180036341A KR 20190114133 A KR20190114133 A KR 20190114133A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sio
lucagaal
phosphor
garnet structure
present application
Prior art date
Application number
KR1020180036341A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102041889B1 (en
Inventor
박경순
하킴 데쉬무크 압둘
피준우
Original Assignee
세종대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 세종대학교산학협력단 filed Critical 세종대학교산학협력단
Priority to KR1020180036341A priority Critical patent/KR102041889B1/en
Publication of KR20190114133A publication Critical patent/KR20190114133A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102041889B1 publication Critical patent/KR102041889B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7766Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals
    • C09K11/77744Aluminosilicates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7766Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals
    • C09K11/7774Aluminates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7715Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing cerium
    • C09K11/77214Aluminosilicates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7728Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing europium
    • C09K11/77344Aluminosilicates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7743Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing terbium
    • C09K11/77494Aluminosilicates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7783Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals one of which being europium
    • C09K11/77924Aluminosilicates
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Abstract

The present invention relates to a garnet structure Y_2 LuCaGaAl_2SiO_12 phosphor, a manufacturing method of the garnet structure Y_2 LuCaGaAl_2SiO_12 phosphor, and luminescent properties of the garnet structure Y_2 LuCaGaAl_2SiO_12 phosphor.

Description

가넷 구조 산화물 형광체, 이의 제조방법, 및 이의 발광 특성{GARNET STRUCTURE OXIDE PHOSPHOR, PREPARING METHOD OF THE SAME, AND ITS LUMINESCENT PROPERTY}GARNET STRUCTURE OXIDE PHOSPHOR, PREPARING METHOD OF THE SAME, AND ITS LUMINESCENT PROPERTY}

본원은, 가넷 구조 Y2LuCaGaAl2SiO12 형광체, 상기 가넷 구조 Y2LuCaGaAl2SiO12 형광체의 제조 방법, 및 상기 가넷 구조 Y2LuCaGaAl2SiO12 형광체의 발광 특성에 관한 것이다.The present application is directed to a garnet structure LuCaGaAl Y 2 SiO 2 phosphor 12, the garnet structure Y 2 SiO 2 LuCaGaAl production method of the phosphor 12, and the light emission properties of the garnet structure LuCaGaAl Y 2 SiO 2 12 phosphor.

발광다이오드(light emitting diode, LED)를 통해 백색을 구현하는 방법은 여러 가지가 있으나, 현재 상용화되어 보편적으로 이용되는 방법은 청색(blue) LED에 황색(yellow) 형광체를 도포하는 방법이다. 상기 형광체는 제조가 용이하고, 광변환 효율이 매우 높기 때문에 광손실이 적다는 장점으로 널리 사용되고 있다.There are many ways to implement white through light emitting diodes (LEDs), but the currently commercialized and commonly used method is to apply yellow phosphors to blue LEDs. The phosphor is widely used due to its easy manufacturing and low light loss because of its high light conversion efficiency.

형광체를 사용하는 백색 LED의 경우, YAG:Ce (yttrium aluminum garnet) 형광체가 주로 사용된다. 그러나, YAG:Ce 형광체를 사용한 백색 LED는 색의 불변성이 떨어지며, 초고온에서만 합성이 가능하고, 형광 여기 파장이 매우 좁은 스펙트럼 띠를 형성한다는 단점이 있다.For white LEDs using phosphors, YAG: Ce (yttrium aluminum garnet) phosphors are mainly used. However, a white LED using a YAG: Ce phosphor has a disadvantage in that color invariance is inferior, synthesis is possible only at very high temperatures, and a spectral band having a very narrow fluorescent excitation wavelength is formed.

[선행기술문헌][Preceding technical literature]

대한민국 공개특허 제2014-0124041호.Republic of Korea Patent Publication No. 2014-0124041.

본원은, 가넷 구조 산화물 형광체, 상기 가넷 구조 산화물 형광체의 제조 방법, 및 상기 가넷 구조 산화물 형광체의 발광 특성을 제공하고자 한다.The present application is to provide a garnet structure oxide phosphor, a method of producing the garnet structure oxide phosphor, and the luminescence properties of the garnet structure oxide phosphor.

그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problem to be solved by the present application is not limited to the above-mentioned problem, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본원의 제 1 측면은, 하기 화학식 1로서 표시되는, 가넷 구조 산화물 형광체를 제공한다:A first aspect of the present application provides a garnet structure oxide phosphor represented by the following Chemical Formula 1:

[화학식 1][Formula 1]

Y2-xLuCaGaAl2SiO12:xLn3+;Y 2-x LuCaGaAl 2 SiO 12 : xLn 3+ ;

상기 화학식 1에 있어서,In Chemical Formula 1,

Ln은 Ce, Eu, Tb, Dy, Sm, Ho, Pr, Er, 또는 Yb 이고,Ln is Ce, Eu, Tb, Dy, Sm, Ho, Pr, Er, or Yb,

0≤x≤0.5 임.0≤x≤0.5

본원의 제 2 측면은, 고상법(solid-state reaction method)을 이용한, 하기 화학식 1로서 표시되는 가넷 구조 산화물 형광체의 제조 방법을 제공한다:A second aspect of the present application provides a method of preparing a garnet structure oxide phosphor represented by the following Chemical Formula 1 using a solid-state reaction method:

[화학식 1][Formula 1]

Y2-xLuCaGaAl2SiO12:xLn3+;Y 2-x LuCaGaAl 2 SiO 12 : xLn 3+ ;

상기 화학식 1에 있어서,In Chemical Formula 1,

Ln은 Ce, Eu, Tb, Dy, Sm, Ho, Pr, Er, 또는 Yb 이고,Ln is Ce, Eu, Tb, Dy, Sm, Ho, Pr, Er, or Yb,

0≤x≤0.5 임.0≤x≤0.5

본원의 구현예들에 따르면, 고상법 (solid-state reaction method)을 이용하여 Y2- xLuCaGaAl2SiO12:xLn3 +(Ln=Ce, Eu, Tb, Dy, Sm, Ho, Pr, Er, 또는 Yb)로서 표시되는, 지금까지 보고되지 않은 신규한 백색-발광 다이오드용 가넷 구조 형광체를 제조할 수 있다.According to embodiments herein, Y 2- x LuCaGaAl 2 SiO 12 : xLn 3 + (Ln = Ce, Eu, Tb, Dy, Sm, Ho, Pr, Er) using a solid-state reaction method Or a novel garnet structure phosphor for a white-light emitting diode, which has not been reported so far, denoted as Yb) can be prepared.

본원의 구현예들에 따른 가넷 구조 형광체는, 도핑되는 희토류 금속 이온의 종류에 따라 각각 황색, 적색, 또는 녹색을 발광하여 발광색의 제어가 가능하며, 고광도, 고색순도, 및 고휘도 등의 특성을 가지므로 백색-발광 다이오드 디바이스에 응용될 수 있다.The garnet structure phosphor according to the embodiments of the present invention can control the emission color by emitting yellow, red, or green, respectively, depending on the type of the rare earth metal ions to be doped, and have characteristics such as high brightness, high color purity, and high brightness. Therefore, it can be applied to a white light emitting diode device.

도 1은, 본원의 일 실시예에 있어서, Y2- xLuCaGaAl2SiO12:xTb3 + (0≤x≤0.12) 형광체의 XRD 패턴을 나타낸 것이다.
도 2는, 본원의 일 실시예에 있어서, 545 nm에서 관찰된 Y2-xLuCaGaAl2SiO12:xTb3+(0.02≤x≤0.12) 형광체의 여기 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 3은, 본원의 일 실시예에 있어서, 272 nm에서 측정된 Y2-xLuCaGaAl2SiO12:xTb3+(0.02≤x≤0.12) 형광체의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 4는, 본원의 일 실시예에 있어서, Y2- xLuCaGaAl2SiO12:xTb3 +(0.02≤x≤0.12) 형광체의 교차-이완 메커니즘(cross-relaxation mechanism) 을 나타낸 것이다.
도 5는, 본원의 일 실시예에 있어서, x가 각각 0.02 (●), 0.04 (■), 0.06 (◆), 0.08 (▲), 0.10 (▼), 및 0.12 (◀) 일 때, Y2- xLuCaGaAl2SiO12:xTb3 + 형광체의 CIE 좌표를 나타낸 것이다.
도 6은, 본원의 일 실시예에 있어서, Y2- xLuCaGaAl2SiO12:xCe3 + (0≤x≤0.1) 형광체의 XRD 패턴을 나타낸 것이다.
도 7은, 본원의 일 실시예에 있어서, 505 nm에서 측정된 Y2-xLuCaGaAl2SiO12:xCe3+(0.02≤x≤0.1) 형광체의 여기 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 8의 (a) 내지 (c)는, 본원의 일 실시예에 있어서, (a) 435 nm 여기 하에서 Y2-xLuCaGaAl2SiO12:xCe3+ (0≤x≤0.1) 형광체의 발광 스펙트럼, (b) Y1.94LuCaGaAl2SiO12:0.06Ce3+ 형광체의 디콘볼루션 발광 스펙트럼, 및 (c) Y1.94LuCaGaAl2SiO12:0.06Ce3+ 형광체 및 LuAG:Ce3 + 형광체의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 9는, 본원의 일 실시예에 있어서, x가 각각 0.02 (●), 0.04 (■), 0.06 (◆), 0.08 (▲), 및 0.10 (▼) 일 때, Y2- xLuCaGaAl2SiO12:xCe3 + 형광체의 CIE 좌표를 나타낸 것이다.
도 10은, 본원의 일 실시예에 있어서, Y2- xLuCaGaAl2SiO12:xEu3 + (0≤x≤0.12) 형광체의 XRD 패턴을 나타낸 것이다.
도 11은, 본원의 일 실시예에 있어서, Y2- xLuCaGaAl2SiO12:xEu3 +(0.02≤x≤0.12) 형광체의 여기 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 12는, 본원의 일 실시예에 있어서, Y2- xLuCaGaAl2SiO12:xEu3 +(0.02≤x≤0.12) 형광체의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 13은, 본원의 일 실시예에 있어서, x가 각각 0.02 (●), 0.04 (■), 0.06 (◆), 0.08 (▲), 0.10 (▼), 및 0.12 (◀) 일 때, Y2- xLuCaGaAl2SiO12:xEu3 + 형광체의 CIE 좌표를 나타낸 것이다.
FIG. 1 shows an XRD pattern of Y 2- x LuCaGaAl 2 SiO 12 : xTb 3 + (0 ≦ x ≦ 0.12) phosphors in one embodiment of the present application.
FIG. 2 shows excitation spectra of Y 2-x LuCaGaAl 2 SiO 12 : xTb 3+ (0.02 ≦ x ≦ 0.12) phosphors observed at 545 nm in one embodiment of the present disclosure.
FIG. 3 shows emission spectra of Y 2-x LuCaGaAl 2 SiO 12 : xTb 3+ (0.02 ≦ x ≦ 0.12) phosphors measured at 272 nm in an example of the present disclosure.
FIG. 4 illustrates a cross-relaxation mechanism of Y 2- x LuCaGaAl 2 SiO 12 : xTb 3 + (0.02 ≦ x ≦ 0.12) phosphors in one embodiment of the present disclosure.
5 is Y 2 when x is 0.02 (●), 0.04 (■), 0.06 (◆), 0.08 (▲), 0.10 (▼), and 0.12 (◀), respectively, in an embodiment of the present application. - x LuCaGaAl 2 SiO 12: shows the CIE coordinates of xTb 3 + phosphor.
FIG. 6 shows an XRD pattern of Y 2- x LuCaGaAl 2 SiO 12 : x Ce 3 + (0 ≦ x ≦ 0.1) phosphors in one embodiment of the present application.
FIG. 7 shows excitation spectra of Y 2-x LuCaGaAl 2 SiO 12 : xCe 3+ (0.02 ≦ x ≦ 0.1) phosphors measured at 505 nm in one embodiment of the present application.
8A to 8C show emission spectra of Y 2-x LuCaGaAl 2 SiO 12 : xCe 3+ (0 ≦ x ≦ 0.1) phosphors under 435 nm excitation in one embodiment of the present application. , (b) Y 1.94 LuCaGaAl 2 SiO 12: deconvolution of the emission spectrum 0.06Ce 3+ phosphor, and (c) Y 1.94 LuCaGaAl 2 SiO 12: an emission spectrum of a Ce + 3 fluorescent material: 0.06Ce 3+ phosphor and LuAG It is shown.
9 is Y 2- x LuCaGaAl 2 SiO when x is 0.02 (●), 0.04 (■), 0.06 (◆), 0.08 (▲), and 0.10 (▼) in one embodiment of the present application. 12: shows the CIE coordinates of xCe 3 + phosphor.
Figure 10 is, in one embodiment of the present application, Y 2- x LuCaGaAl SiO 2 12: shows the XRD pattern of xEu + 3 (0≤x≤0.12) phosphor.
FIG. 11 shows an excitation spectrum of a Y 2- x LuCaGaAl 2 SiO 12 : xEu 3 + (0.02 ≦ x ≦ 0.12) phosphor in one embodiment of the present application.
Figure 12 is, in one embodiment of the present application, Y 2- x LuCaGaAl SiO 2 12: shows the emission spectrum of the xEu + 3 (0.02≤x≤0.12) phosphor.
13 is Y 2 when x is 0.02 (●), 0.04 (■), 0.06 (◆), 0.08 (▲), 0.10 (▼), and 0.12 (◀), respectively, in one embodiment of the present application. - x LuCaGaAl 2 SiO 12: shows the CIE coordinates of the phosphors xEu + 3.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present disclosure. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted for simplicity of explanation, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

본원 명세서 전체에서, "형광체(phosphor)"는 다양한 형태의 에너지를 흡수하여 그 자체 물질이 가지는 고유한 에너지 차이에 의해 가시광선의 에너지를 발광하는 물질을 의미하는 것으로서, 일반적인 무기물 형광체는 모체(host lattice)와 적절한 위치에 불순물이 혼입된 활성체(activator)로 구성되며, 상기 활성체는 발광 과정에 관여하는 에너지 준위를 결정함으로써 발광 색을 결정하는 역할을 한다.Throughout this specification, "phosphor" means a material that absorbs various forms of energy and emits visible light energy due to the inherent energy difference of the material itself, and a general inorganic phosphor is a host lattice. ) And an activator in which impurities are mixed at an appropriate position, and the activator serves to determine the emission color by determining an energy level involved in the light emission process.

본원 명세서 전체에서, "가넷 구조(garnet structure)"는 일반적으로 X3Y2Z3O12의 구조식으로서 구성되어 있는 구조를 의미하는 것으로서, 여기서 X는 정십이면체 자리(dodecahedral site), Y는 정팔면체 자리(octahedral site), Z는 정사면체 자리(tetrahedral site)이다.Throughout this specification, "garnet structure" means a structure that is generally configured as a structural formula of X 3 Y 2 Z 3 O 12 , wherein X is a dodecahedral site, Y is Octahedral site, Z is a tetrahedral site.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 “전기적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. Throughout this specification, when a part is said to be "connected" with another part, this includes not only the "directly connected" but also the "electrically connected" between other elements in between. do.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is located “on” another member, this includes not only when one member is in contact with another member but also when another member exists between the two members.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함” 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “약”, “실질적으로” 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “~(하는) 단계” 또는 “~의 단계”는 “~ 를 위한 단계”를 의미하지 않는다.Throughout this specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding the other components unless otherwise stated. As used throughout this specification, the terms “about”, “substantially”, and the like, are used at, or in close proximity to, numerical values when manufacturing and material tolerances inherent in the stated meanings are set forth, and the understandings herein Accurate or absolute figures are used to assist in the prevention of unfair use by unscrupulous infringers. As used throughout this specification, the term “step of” or “step of” does not mean “step for”.

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 “이들의 조합(들)”의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.Throughout this specification, the term “combination (s) thereof” included in the representation of a makushi form refers to one or more mixtures or combinations selected from the group consisting of components described in the representation of makushi form, It means to include one or more selected from the group consisting of the above components.

본원 명세서 전체에서, “A 및/또는 B”의 기재는 “A 또는 B, 또는 A 및 B”를 의미한다.Throughout this specification, the description of “A and / or B” means “A or B, or A and B”.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되지 않을 수 있다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described embodiments and embodiments of the present application; However, the present disclosure may not be limited to these embodiments, examples, and drawings.

본원의 제 1 측면은, 하기 화학식 1로서 표시되는, 가넷 구조 산화물 형광체를 제공한다:A first aspect of the present application provides a garnet structure oxide phosphor represented by the following Chemical Formula 1:

[화학식 1][Formula 1]

Y2-xLuCaGaAl2SiO12:xLn3+;Y 2-x LuCaGaAl 2 SiO 12 : xLn 3+ ;

상기 화학식 1에 있어서,In Chemical Formula 1,

Ln은 Ce, Eu,Tb, Dy, Sm, Ho, Pr, Er, 또는 Yb 등의 희토류 원소이고,Ln is a rare earth element such as Ce, Eu, Tb, Dy, Sm, Ho, Pr, Er, or Yb,

0≤x≤0.5 임.0≤x≤0.5

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 가넷 구조 산화물 형광체는 입방정계 가넷 결정 구조를 갖는 것일 수 있다.In one embodiment of the present application, the garnet structure oxide phosphor may have a cubic garnet crystal structure.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 가넷 구조는 일반적으로 X3Y2Z3O12의 구조식으로서 구성되어 있는 구조를 의미하는 것으로서 [여기서, X는 정십이면체 자리(dodecahedral site), Y는 정팔면체 자리(octahedral site), Z는 정사면체 자리(tetrahedral site)임], 예를 들어, Y2- xLuCaGaAl2SiO12 가넷 구조를 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present application, the garnet structure generally refers to a structure that is configured as a structural formula of X 3 Y 2 Z 3 O 12 , wherein X is a dodecahedral site, Y is octahedron Octahedral site, Z is a tetrahedral site], eg, Y 2- x LuCaGaAl 2 SiO 12 It may include a garnet structure.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 가넷 구조 산화물 형광체는 황색, 적색, 녹색, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 발광을 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 희토류 금속 이온인 Ce3 +, Eu3 +, Tb3 +, Dy3 +, Sm3 +, Ho3 +, Pr3 +, Er3 +, 또는 Yb3 + 등의 종류에 따라, 각각 황색, 적색, 또는 녹색으로 발광할 수 있으며, 이들의 조합으로 백색광을 구현할 수 있다.In one embodiment of the present application, the garnet structure oxide phosphor may include light emission selected from the group consisting of yellow, red, green, and combinations thereof. For example, depending on the kinds of the rare earth metal ion of Ce 3 +, Eu 3 +, Tb 3 +, Dy 3 +, Sm 3 +, Ho 3 +, Pr 3 +, Er 3 +, or Yb 3 + , Respectively, yellow, red, or green may emit light, and a combination of these may implement white light.

본원의 일 구현예에 따른 가넷 구조 산화물 형광체는, 고발광 강도, 고색순도, 및 고휘도 등을 가지기 때문에, LED, 특히 WLED 등 다양한 디스플레이용 형광체로서 적합하게 사용될 수 있다.Since the garnet structure oxide phosphor according to the embodiment of the present application has high luminescence intensity, high color purity, high brightness, and the like, it may be suitably used as a phosphor for various displays such as LEDs, in particular, WLEDs.

본원의 제 2 측면은, 고상법(solid-state reaction method, 고상법)에 의해 수행되며, 하기 화학식 1로서 표시되는, 가넷 구조 산화물 형광체의 제조 방법을 제공한다:A second aspect of the present application provides a method for preparing a garnet structure oxide phosphor, which is performed by a solid-state reaction method (solid phase method) and is represented by the following Chemical Formula 1:

[화학식 1][Formula 1]

Y2-xLuCaGaAl2SiO12:xLn3+;Y 2-x LuCaGaAl 2 SiO 12 : xLn 3+ ;

상기 화학식 1에 있어서,In Chemical Formula 1,

Ln은 Ce, Eu, Tb, Dy, Sm, Ho, Pr, Er, 또는 Yb 등의 희토류 원소이고,Ln is a rare earth element such as Ce, Eu, Tb, Dy, Sm, Ho, Pr, Er, or Yb,

0≤x≤0.5 임.0≤x≤0.5

본원의 제 2측면에 따른 가넷 구조 산화물 형광체의 제조 방법에 대하여, 본원의 제 1측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나, 그 설명이 생략되었더라도 본원의 제 1 측면에 기재된 내용은 본원의 제 2 측면에 동일하게 적용될 수 있다.With respect to the method of manufacturing the garnet structure oxide phosphor according to the second aspect of the present application, detailed descriptions of portions overlapping with the first side of the present application have been omitted, but the contents described in the first aspect of the present application are omitted herein. The same can be applied to the second aspect of.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 고상법은, Y, Lu, Ca, Ga, Al, Si, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 금속의 산화물 또는 탄산염; 및 Ce, Eu, Tb, Dy, Sm, Ho, Pr, Er, 또는 Yb 등의 산화물 또는 탄산염을 혼합하여 약 100℃ 내지 약 1,000℃의 온도 범위에서 하소하고; 및 상기 하소된 분말을 약 1,000℃ 내지 약 2,000℃의 온도 범위에서 어닐링하여 가넷 구조 형광체를 수득하는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present application, the solid phase method is an oxide or carbonate of a metal selected from the group consisting of Y, Lu, Ca, Ga, Al, Si, and combinations thereof; And calcining in a temperature range of about 100 ° C. to about 1,000 ° C. by mixing oxides or carbonates such as Ce, Eu, Tb, Dy, Sm, Ho, Pr, Er, or Yb; And annealing the calcined powder in a temperature range of about 1,000 ° C. to about 2,000 ° C. to obtain a garnet structure phosphor, but may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 고상법은, 세라믹 제조 방법 중 가장 보편적인 방법으로서, 상기 고상법에 의해 상기 가넷 구조 산화물 형광체를 쉽고, 경제적으로 대량 생산할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. In one embodiment of the present application, the solid phase method is the most common method of manufacturing a ceramic, by the solid phase method can easily and economically mass-produce the garnet structure oxide phosphor, but may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 하소하는 단계는 유기물과 같은 불순물을 제거하기 위해 수행되는 것일 수 있으며, 상기 하소는 약 100℃ 내지 약 1,000℃의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 하소는 약 100℃ 내지 약 1,000℃, 약 100℃ 내지 약 800℃, 약 100℃ 내지 약 600℃, 약 100℃ 내지 약 400℃, 약 100℃ 내지 약 200℃, 약 200℃ 내지 약 1,000℃, 약 200℃ 내지 약 800℃, 약 200℃ 내지 약 600℃, 약 200℃ 내지 약 400℃, 약 400℃ 내지 약 1,000℃, 약 400℃ 내지 약 800℃, 약 400℃ 내지 약 600℃, 약 600℃ 내지 약 1,000℃, 약 600℃ 내지 약 800℃, 약 800℃ 내지 약 1,000℃, 또는 약 500℃ 내지 약 700℃, 약 100℃ 내지 약 800℃, 약 100℃ 내지 약 800℃, 약 100℃ 내지 약 800℃의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present application, the calcination step may be performed to remove impurities such as organic matter, the calcination may be performed at a temperature range of about 100 ℃ to about 1,000 ℃, but is not limited thereto. You may not. For example, the calcining may be about 100 ° C. to about 1,000 ° C., about 100 ° C. to about 800 ° C., about 100 ° C. to about 600 ° C., about 100 ° C. to about 400 ° C., about 100 ° C. to about 200 ° C., about 200 ° C. To about 1,000 ° C, about 200 ° C to about 800 ° C, about 200 ° C to about 600 ° C, about 200 ° C to about 400 ° C, about 400 ° C to about 1,000 ° C, about 400 ° C to about 800 ° C, about 400 ° C to about 600 ° C, about 600 ° C to about 1,000 ° C, about 600 ° C to about 800 ° C, about 800 ° C to about 1,000 ° C, or about 500 ° C to about 700 ° C, about 100 ° C to about 800 ° C, about 100 ° C to about 800 ℃, may be performed at a temperature range of about 100 ℃ to about 800 ℃, but may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 하소된 후 융제(flux) 추가가 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 하소된 후 소량의 융제가 첨가되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present application, flux may be added after the calcination, but may not be limited thereto. For example, a small amount of flux may be added after the calcining, but may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 융제는 어닐링 온도보다 낮은 융점을 가지는 액상 형태일 수 있으며, 반응물 간의 전달자 역할을 수행하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present application, the flux may be in a liquid form having a melting point lower than the annealing temperature, it may be to serve as a carrier between the reactants, but may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 융제는 최종 생성물에 잔존하지 않으며, 생성물의 결정 성장을 촉진시키는 것일 수 있다. In one embodiment of the present application, the flux does not remain in the final product, it may be to promote crystal growth of the product.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 융제는 예를 들어, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 할로겐 화합물일 수 있으며, 예를 들어, K2CO3일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present application, the flux may be, for example, an alkali metal, an alkaline earth metal, or a halogen compound, for example, K 2 CO 3 , but may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 융제로 인하여 열처리 온도가 낮아질 수 있으며, 그에 따라 형광체의 생성 비용이 감소하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present application, the heat treatment temperature may be lowered due to the flux, thereby reducing the cost of generating the phosphor, but may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 어닐링은 약 1,000℃ 내지 약 2,000℃의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 어닐링 온도가 약 2,000℃를 초과하는 경우에는 응집이 심해지며, 상기 어닐링 온도가 약 1,000℃ 미만일 경우 단사정계 결정 구조를 가질 수 있으므로, 상기 어닐링은 약 1,000℃ 내지 약 2,000℃의 온도 범위에서 수행되는 것이 바람직하다.In one embodiment of the present application, the annealing may be performed in a temperature range of about 1,000 ℃ to about 2,000 ℃, but may not be limited thereto. For example, when the annealing temperature is greater than about 2,000 ° C., the aggregation becomes severe, and when the annealing temperature is less than about 1,000 ° C., it may have a monoclinic crystal structure. Thus, the annealing may be performed at about 1,000 ° C. to about 2,000 ° C. It is preferably carried out in the temperature range.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 어닐링은 약 1,000℃ 내지 약 2,000℃, 약 1,000℃ 내지 약 1,800℃, 약 1,000℃ 내지 약 1,600℃, 약 1,000℃ 내지 약 1,400℃, 약 1,000℃ 내지 약 1,200℃, 약 1,200℃ 내지 약 2,000℃, 약 1,200℃ 내지 약 1,800℃, 약 1,200℃ 내지 약 1,600℃, 약 1,200℃ 내지 약 1,400℃, 약 1,400℃ 내지 약 2,000℃, 약 1,400℃ 내지 약 1,800℃, 약 1,400℃ 내지 약 1,600℃, 약 1,600℃ 내지 약 2,000℃, 약 1,600℃ 내지 약 1,800℃, 약 1,800℃ 내지 약 2,000℃, 또는 약 1,500℃ 내지 약 1,700℃의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the annealing is about 1,000 ℃ to about 2,000 ℃, about 1,000 ℃ to about 1,800 ℃, about 1,000 ℃ to about 1,600 ℃, about 1,000 ℃ to about 1,400 ℃, about 1,000 ℃ to about 1,200 ℃ , About 1,200 ° C. to about 2,000 ° C., about 1,200 ° C. to about 1,800 ° C., about 1,200 ° C. to about 1,600 ° C., about 1,200 ° C. to about 1,400 ° C., about 1,400 ° C. to about 2,000 ° C., about 1,400 ° C. to about 1,800 ° C., about It may be carried out at a temperature range of 1,400 ℃ to about 1,600 ℃, about 1,600 ℃ to about 2,000 ℃, about 1,600 ℃ to about 1,800 ℃, about 1,800 ℃ to about 2,000 ℃, or about 1,500 ℃ to about 1,700 ℃, It may not be limited.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 어닐링은 세라믹 결정을 합성하는 공정으로서, 상기 어닐링을 통해 활성체가 모체 격자에 들어갈 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present application, the annealing is a process of synthesizing ceramic crystals, the active material may enter the mother lattice through the annealing, but may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 가넷 구조 산화물 형광체는 상기 어닐링을 통해 입방정계 결정 구조를 갖는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. In one embodiment of the present application, the garnet structure oxide phosphor may have a cubic crystal structure through the annealing, but may not be limited thereto.

이하, 본원의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 본원의 이해를 돕기 위하여 예시하는 것 일뿐, 본원의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples of the present application, but the following examples are merely illustrated to aid the understanding of the present application, and the content of the present application is not limited to the following examples.

[[ 실시예Example ] ]

가넷Garnet 구조 산화물 형광체의 제조 Preparation of Structured Oxide Phosphors

Y2- xLuCaGaAl2SiO12:xLn (0≤x≤0.5, Ln = Ce3 +, Eu3 +, 또는 Tb3 +) 형광체는 고상법 공정을 통해 제조되었다. 상기 공정에서 사용된 출발 물질은 다음과 같다: Y2O3 (High Purity Chemical, 99.99%), Lu2O3 (Chinalco Rare Earth Co. Ltd., 99.995%), CaCO3 (High Purity Chemical, 99%), Ga2O3 (High Purity Chemical, 99.9%), a-Al2O3 (High Purity Chemical, 99.99%), SiO2 (High Purity Chemical, 99.9%), La2O3 (High Purity Chemical, 99.99%), ZrO(NO3)2 (High Purity Chemical, 98%), Li2CO3 (High Purity Chemical, 99%), Na2CO3 (High Purity Chemical, 99%), K2CO3 (High Purity Chemical, 99%), (NH4)2HPO4 (Samchun Chemical, 99%). CeO2 (High Purity Chemical, 99.99%), Eu2O3 (High Purity Chemical, 99.9%), and Tb4O7 (High Purity Chemical, 99%). Y 2- x LuCaGaAl 2 SiO 12: xLn (0≤x≤0.5, Ln = Ce 3 +, Eu 3 +, or Tb 3 +) phosphors that were produced through a conventional method step. Starting materials used in the process were as follows: Y 2 O 3 (High Purity Chemical, 99.99%), Lu 2 O 3 (Chinalco Rare Earth Co. Ltd., 99.995%), CaCO 3 (High Purity Chemical, 99 %), Ga 2 O 3 (High Purity Chemical, 99.9%), a-Al 2 O 3 (High Purity Chemical, 99.99%), SiO 2 (High Purity Chemical, 99.9%), La 2 O 3 (High Purity Chemical , 99.99%), ZrO (NO 3 ) 2 (High Purity Chemical, 98%), Li 2 CO 3 (High Purity Chemical, 99%), Na 2 CO 3 (High Purity Chemical, 99%), K 2 CO 3 (High Purity Chemical, 99%), (NH 4 ) 2 HPO 4 (Samchun Chemical, 99%). CeO 2 (High Purity Chemical, 99.99%), Eu 2 O 3 (High Purity Chemical, 99.9%), and Tb 4 O 7 (High Purity Chemical, 99%).

먼저, Y2O3, Lu2O3, CaCO3, Ga2O3, a-Al2O3, SiO2, CeO2, Eu2O3, 및 Tb4O7 이 칭량되었으며, 상기 칭량된 분말은 아세톤 (5 mL)과 혼합되었고, 상기 혼합물이 막자와 모르타르를 사용하여 30 분 동안 균질하게 혼합되었다. 상기 혼합된 분말은 알루미나 도가니로 옮겨져 800℃에서 4 시간 동안 하소되었다. 소량의 K2CO3 플럭스(5 중량%)가 상기 하소된 분말에 첨가 되었다. 상기 생성된 분말은 1,600℃에서 5 시간 동안 어닐링되었다.First, Y 2 O 3 , Lu 2 O 3 , CaCO 3 , Ga 2 O 3 , a-Al 2 O 3 , SiO 2 , CeO 2 , Eu 2 O 3 , and Tb 4 O 7 were weighed and weighed above The powder was mixed with acetone (5 mL) and the mixture was mixed homogeneously for 30 minutes using mortar and mortar. The mixed powder was transferred to an alumina crucible and calcined at 800 ° C. for 4 hours. A small amount of K 2 CO 3 flux (5% by weight) was added to the calcined powder. The resulting powder was annealed at 1,600 ° C. for 5 hours.

가넷Garnet 구조 산화물 형광체의 특성 분석 Characterization of Structural Oxide Phosphors

상기 제조된 가넷 구조 산화물 형광체의 결정 구조는 Cu Kα 선 (α=1.5406

Figure pat00001
)을 이용한 X-선 회절분석기 (XRD; Rigaku RINT2000, Japan)를 사용하여 분석되었다. 상기 형광체의 PL 스펙트럼은 제논 램프가 장착된 분광 형광 측정기 (FS-2, Scinco Co., Korea)를 사용하여 수득되었다. 모든 발광 스펙트럼은 동일한 양의 제조된 형광체를 사용하여 얻어지며 동일한 조건 하에서 기록되었다. CIE 계산기를 사용하여 관찰된 발광 스펙트럼으로부터 CIE (Commission Internationale de l' Eclairage) 색도 좌표 (x, y)가 계산되었다. 또한, CIE 좌표 (x, y) 데이터를 사용하여 상관 색온도 (CCT)와 색 순도가 계산되었다.The crystal structure of the prepared garnet structure oxide phosphor is Cu Kα line (α = 1.5406
Figure pat00001
And X-ray diffractometer (XRD; Rigaku RINT2000, Japan). The PL spectrum of the phosphor was obtained using a spectrofluorometer (FS-2, Scinco Co., Korea) equipped with a xenon lamp. All emission spectra were obtained using the same amount of prepared phosphor and were recorded under the same conditions. The Commission Internationale de l'Eclairage (CIE) chromaticity coordinates (x, y) were calculated from the emission spectra observed using the CIE calculator. In addition, correlation color temperature (CCT) and color purity were calculated using CIE coordinate (x, y) data.

호스트 물질로서 YY as host material 2-2- xx LuCaGaAlLuCaGaAl 22 SiOSiO 1212 of 선택 Select

본원에서, Y2- xLuCaGaAl2SiO12가 호스트 물질로서 선택되고 Ce3 +, Eu3 + 또는 Tb3 +가 도핑된 Y2- xLuCaGaAl2SiO12 형광체의 구조 및 PL 특성이 연구되었다.The herein, Y 2- x LuCaGaAl SiO 2 12 is selected as the host material and Ce 3 +, Eu 3 + or 3 + Tb The structure and properties of the PL-doped Y 2- x LuCaGaAl SiO 2 12 phosphor was studied.

실시예Example 1: Y 1: Y 2-2- xx LuCaGaAlLuCaGaAl 22 SiOSiO 1212 :: xx TbTb 33 + + (0=(0 = xx =0.12) 형광체 0.12) phosphor

도 1은, Y2- x LuCaGaAl2SiO12에 금속 이온으로서 Tb3 +를 도핑한, Y2-xLuCaGaAl2SiO12:xTb3+ (0≤x≤0.12) 형광체의 XRD 패턴을 나타낸다. YAG의 표준 JCPDS No. 33-0040와 일치하는 상기 Y2- xLuCaGaAl2SiO12:xTb3 +형광체는, 입방 가넷계 구조 및

Figure pat00002
공간 그룹을 형성한다. 도 1의 XRD 패턴에서, 약한 피크들은 Ca2Ga2SiO7 (JCPDS No. 74-1608), CaAl2Si2O7 (JCPDS No. 74-1607), 및 YAlO3 (JCPDS No. 28-0037)에 해당한다. 도핑된 Tb3 + 이온은 상기 Y2- xLuCaGaAl2SiO12의 결정 구조에 큰 영향을 미치지 않는다.1 is, Y 2- x LuCaGaAl doped with Tb 3 + as a metal ion in 2 SiO 12, Y 2-x LuCaGaAl 2 SiO 12: xTb 3+ (0≤x≤0.12) shows the XRD pattern of the phosphor. YAG's standard JCPDS No. The Y 2- x LuCaGaAl 2 SiO 12 : xTb 3 + phosphor, consistent with 33-0040, has a cubic garnet structure and
Figure pat00002
Form a space group. In the XRD pattern of FIG. 1, the weak peaks are Ca 2 Ga 2 SiO 7 (JCPDS No. 74-1608), CaAl 2 Si 2 O 7 (JCPDS No. 74-1607), and YAlO 3 (JCPDS No. 28-0037 Corresponds to). Doped Tb 3 + ions do not have a significant impact on the crystal structure of the Y 2- x LuCaGaAl 2 SiO 12.

545 nm에서 모니터링된 상기 Y2- xLuCaGaAl2SiO12:xTb3 + (0.02≤x≤0.12) 형광체의 여기 스펙트럼은, Tb3 + 이온의 4f8 → 4f75d1 전이에 기인한 234 nm, 272 nm 및 320 nm에서 3 개의 넓은 밴드를 나타냈다(도 2). 356 nm, 374 nm, 380 nm 및 489 nm에서 관찰된 약한 피크는, 상기 Tb3 + 이온이 7F6 기저 상태에서 5D2, 5L10, 5D35D4 여기 상태로 각각 전이하는 것과 일치하였다. Tb3 + 이온의 4f8 → 4f75d1 전이는 동등하게 허용되어 4f8 → 4f8 전이보다 강한 강도를 갖는다. 상기 Tb3 +의 농도가 증가함에 따라, 여기 프로파일은 이들의 여기 강도를 제외하고는 큰 차이가 없었다. 상기 여기 강도는 x = 10 mol%까지 Tb3 + 이온을 도핑함으로써 점진적으로 증가하며, 상기 Tb3 + 이온의 농도가 더욱 증가함에 따라 감소함을 확인할 수 있었다.The monitored at 545 nm Y 2- x LuCaGaAl 2 SiO 12: xTb excitation spectrum of 3 + (0.02≤x≤0.12) is phosphor, Tb 3 + ion of 4f 8 → 4f 7 by 234 nm due to the 5d transition 1, Three broad bands were shown at 272 nm and 320 nm (FIG. 2). The weak peak observed at 356 nm, 374 nm, 380 nm and 489 nm, the Tb 3 + ions are 7 F 6 from a ground state 5 D 2, 5 L 10, 5 D 3 and 5 D 4 each transition to the excited state It was consistent with that. 4f 8 → the Tb 3 + ion 4f 7 5d 1 transition is equally acceptable to have stronger strength than the 4f 8 → 4f 8 transition. As the concentration of the Tb 3 + increases, this profile was no significant difference, except for those of this strength. The excitation strength was gradually increased by doping Tb 3 + ions to x = 10 mol%, and it was confirmed that the concentration of the Tb 3 + ions decreased with further increase.

272 nm 여기 하에서의 상기 Y2- xLuCaGaAl2SiO12:xTb3 + (0.02≤x≤0.12) 형광체의 발광 스펙트럼을 도 3에 나타내었다. 384 nm, 418 nm, 438 nm, 470 nm에서 관찰된 피크는 Tb3 +5D37Fj (j = 6-3) 전이에 기인하며, 489 nm, 545 nm, 592 nm, 및 625 nm에서 관찰된 피크는 Tb3 +5D47Fj (j = 6-3) 전이에 기인한다. Tb3 + 농도가 10 mol%로 증가함에 따라, 5D37F6 전이에 의해 야기된 피크의 강도가 감소하였다. 이러한 현상은 교차 이완 (cross relaxation) 때문이다. 5D35D4 (5915 cm-1) 사이의 에너지 차이는 7F67F0 (6000 cm-1) 사이의 에너지 차이와 유사하기 때문에, 여기 에너지는 Tb3 + 이온의 5D3 준위에서 Tb3 +과 인접한 기저 상태로 전이될 수 있다. 상기 교차 이완 현상은 다음과 같은 방정식 (1)에 의해 설명될 수 있다:The emission spectrum of the Y 2- x LuCaGaAl 2 SiO 12 : xTb 3 + (0.02 ≦ x ≦ 0.12) phosphor under 272 nm excitation is shown in FIG. 3. 384 nm, 418 nm, 438 nm , the peak observed at 470 nm is 5 D of Tb 3 + 3 → 7 F j (j = 6-3) due to the transition, and, 489 nm, 545 nm, 592 nm, and 625 the peak observed in nm is due to the 5 D 4 → 7 F j ( j = 6-3) transition of Tb 3 +. Decreased the intensity of the peak caused by the 5 D 37 F 6 transition, as Tb + 3 concentration is increased to 10 mol%. This phenomenon is due to cross relaxation. Since the energy difference between 5 D 3 and 5 D 4 (5915 cm -1 ) is similar to the energy difference between 7 F 6 and 7 F 0 (6000 cm -1 ), the excitation energy is 5 D of Tb 3 + ion in the third level it may be a transition to the ground state and the adjacent Tb 3 +. The cross relaxation phenomenon can be explained by the following equation (1):

Figure pat00003
Figure pat00003

가능한 교차-이완 메커니즘을 설명하는 개략적인 에너지 준위는 도 4에 나타나 있다. 272 nm 여기 하에서, Tb3 + 이온은 기저 상태에서 5d 여기 상태로 여기된 후 (과정 1), 상기 5d 여기 상태에서 5D3 준위로 비-방사성으로 이완된다. Tb3 + 이온은 5D3 준위에서 7Fj (j = 6-3) 기저 상태로의 방사성 전이로 인해 청색을 발광한다 (과정 2). 또한, 상기 5D3 준위의 전자는 5D4 준위에서 비-방사성으로 도달 할 수 있고 (과정 3), 상기 5D4 준위로부터 7Fj (j = 6-3) 기저 상태로의 방사 전이가 가능하며 (과정 4), 이는 녹색 발광에 해당한다. Tb3 + 이온이 서로 가깝게 위치할 때, 5D35D47F67F0 사이의 작은 에너지 차이로 인해 공명 조건이 충족 될 수 있다. 5D35D4 (5915 cm-1) 사이의 에너지 차이는 7F67F0 (6000 cm-1) 사이의 에너지 차이와 유사하다. 충분히 높은 Tb3 + 농도에서, 인접한 Tb3 + 이온은 서로 작용하기 시작한다. 상기 교차 이완은 하나의 Tb3 + 이온의 5D3 준위로부터, 인접한 Tb3+ 이온의 기저 상태로의 에너지 전달 때문에 발생한다. Tb3 + 농도가 증가함에 따라, 교차-이완은 5D4 준위에서 7Fj (j = 6-3) 기저 준위로의 전자 전이 확률을 증가시켜 녹색의 발광 강도를 증가시킨다. Tb3 + 농도가 10 mol %까지 증가함에 따라, 5D47Fj (j = 6-3) 전이의 강도가 증가한 뒤 그 이상의 Tb3 + 농도에서 농도 소멸로 인해 발광 강도가 감소하게 된다.A schematic energy level illustrating the possible cross-relaxation mechanism is shown in FIG. 4. Under 272 nm Here, Tb 3 + ions are then excited 5d herein by state (step 1), the non-5d in this state to the 5 D 3 levels in the ground state - is relaxed radioactive. Tb 3 + ions can emit blue light due to a radioactive transition to a 7 F j (j = 6-3) in the ground state 5 D 3 levels (process 2). Further, the electrons of the 5 D 3 levels in the 5 D 4 level is non-radioactive and can be reached with (process 3), 7 F j from the 5 D 4 level (j = 6-3) Radiation transition to the ground state is possible (process 4), which corresponds to green light emission. When the Tb 3 + ions are located close to each other, the resonance condition can be satisfied due to the small energy difference between 5 D 35 D 4 and 7 F 67 F 0 . The energy difference between 5 D 3 and 5 D 4 (5915 cm −1 ) is similar to the energy difference between 7 F 6 and 7 F 0 (6000 cm −1 ). At sufficiently high concentration of Tb + 3, adjacent to Tb + 3 ions begin to interact with one another. The cross-relaxation occurs from the 5 D 3 levels of a Tb 3 + ion, because of energy transfer to the ground state of an adjacent Tb 3+ ions. Relaxation increases the emission intensity of green is increased the probability of electron transfer to a 7 F j (j = 6-3) in the basal level 5 D 4 level -, cross, as Tb + 3 concentration. As the Tb 3 + concentration increases to 10 mol%, the intensity of the transition of 5 D 47 F j (j = 6-3) increases and then the luminescence intensity decreases due to concentration disappearance at higher Tb 3 + concentrations. .

상기 Y2- xLuCaGaAl2SiO12:xTb3 + (0.02≤x≤0.12) 형광체의 CIE 색도 다이어그램을 도 5에 나타내었다. 상기 CIE 다이어그램에서, x 좌표와 y 좌표의 값은 Tb3 + 농도가 증가함에 따라 증가한다. 또한, CIE 좌표 (x, y)로부터 상기 Y2-xLuCaGaAl2SiO12:xTb3+ 형광체의 CCT 및 색 순도를 계산하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.A CIE chromaticity diagram of the Y 2- x LuCaGaAl 2 SiO 12 : xTb 3 + (0.02 ≦ x ≦ 0.12) phosphor is shown in FIG. 5. In the CIE diagram, the value of the x coordinate and the y coordinate is increased as Tb + 3 concentration. In addition, CCT and color purity of the Y 2-x LuCaGaAl 2 SiO 12 : xTb 3+ phosphor were calculated from the CIE coordinates (x, y), and the results are shown in Table 1.

Figure pat00004
Figure pat00004

실시예Example 2: Y 2: Y 2-2- xx LuCaGaAlLuCaGaAl 22 SiOSiO 1212 :: xx CeCe 33 + + (0=(0 = xx =0.1) 형광체0.1) phosphor

도 6은, 상이한 농도의 Ce3 +을 도핑한, Y2- xLuCaGaAl2SiO12:xCe3 + 형광체의 XRD 패턴을 나타낸 것이다. 상기 Y2- xLuCaGaAl2SiO12:xCe3 + 형광체의 XRD 패턴은 YAG의 JCPDS No. 33-0040의 패턴과 일치하였다. 상기 Y2- xLuCaGaAl2SiO12:xCe3 + 형광체는 입방 결정 구조와

Figure pat00005
공간 그룹을 가지고 있다. 상기 Y2- xLuCaGaAl2SiO12:xCe3 + (0.02≤x≤0.1) 형광체의 XRD 패턴은, 도핑되지 않은 Y2LuCaGaAl2SiO12 형광체의 패턴과 유사하였으며, 이것은 Ce3 +가 Y2LuCaGaAl2SiO12의 결정 구조에 영향을 미치지 않는다는 것을 나타낸다. Ca2Ga2SiO7 (JCPDS No. 74-1608), CaAl2Si2O7 (JCPDS No. 74-1607), 및 YAlO3 (JCPDS No. 28-0037) 상이 2θ = 31.04°, 31.38° 및 32.02°에서 소량 검출되고 있다.6 is doped with different concentrations of Ce + 3, Y 2- x LuCaGaAl SiO 2 12: shows the XRD pattern of xCe 3 + phosphor. The Y 2- x LuCaGaAl 2 SiO 12: XRD pattern of xCe 3 + phosphor YAG of JCPDS No. It matched the pattern of 33-0040. The Y 2- x LuCaGaAl 2 SiO 12: xCe 3 + phosphor has a cubic crystal structure and
Figure pat00005
It has a space group. The XRD pattern of the Y 2- x LuCaGaAl 2 SiO 12 : x Ce 3 + (0.02 ≦ x ≦ 0.1) phosphor is Y 2 LuCaGaAl 2 SiO 12 , which is not doped. Was similar to the pattern of the phosphor, this indicates that Ce 3 + does not affect the crystal structure of Y 2 LuCaGaAl 2 SiO 12. Ca 2 Ga 2 SiO 7 (JCPDS No. 74-1608), CaAl 2 Si 2 O 7 (JCPDS No. 74-1607), and YAlO 3 (JCPDS No. 28-0037) phases 2θ = 31.04 °, 31.38 ° and Small amounts are detected at 32.02 °.

도 7은, 상기 Y2- xLuCaGaAl2SiO12:xCe3 + (0.02≤x≤0.1) 형광체의 여기 스펙트럼을 나타낸다. 200 nm 내지 490 nm 범위의 여기 스펙트럼은, 348 nm 와 435 nm에서 두 개의 넓은 밴드를 보여주고 있다. 상기 밴드들은 Ce3 + 이온이 4f1 (2F5/2) 기저 상태에서 5d 여기 상태 (2D5 /22D3 / 2)로 전이하기 때문에 존재한다. 435 nm에서 가장 강한 밴드는 청색 LED 칩의 발광 파장과 일치하였으며, 이것은 상기 Y2-xLuCaGaAl2SiO12:xCe3+ (0.02≤x≤0.1) 형광체가 청색 LED 칩에 의해 효과적으로 여기될 수 있음을 나타낸다. 상기 Ce3 + 농도가 6 mol%까지 증가함에 따라 여기 강도는 증가하였으며, 그 이상으로 농도가 증가함에 따라 여기 강도가 감소하였다. Figure 7, the Y 2- x LuCaGaAl 2 SiO 12: xCe 3 + (0.02≤x≤0.1) shows the excitation spectrum of the phosphor. Excitation spectra ranging from 200 nm to 490 nm show two broad bands at 348 nm and 435 nm. The bands are present due to Ce 3 + ions to transfer to the 4f 1 (2 F 5/2) 5d excited state (2 D 5/2 and 2 D 3/2) in the ground state. The strongest band at 435 nm matched the emission wavelength of the blue LED chip, which allows the Y 2-x LuCaGaAl 2 SiO 12 : xCe 3+ (0.02 ≦ x ≦ 0.1) phosphor to be effectively excited by the blue LED chip. Indicates. The Ce + 3 concentration was increased with increasing intensity is here to 6 mol%, where the intensity decreased as the concentration is increased to above.

435 nm 여기 하에 수득된 발광 스펙트럼은, 505 nm에서 최대값을 갖는 넓은 비대칭 밴드를 나타냈으며, 이것은 녹색 발광에 해당한다[도 8(a)]. 상기 녹색 발광은 Ce3+ 이온이 5d 여기 상태에서 4f (2F5/22F7/2) 기저 상태로 전이하기 때문이다. 상기 넓은 비대칭 영역은 도 8(b)에 나타낸 것과 같이, 499 nm 및 538 nm에서 최대값을 갖는 두 개의 가우시안 대역으로 디콘볼루션될 수 있다. 도 8(a)에 나타낸 바와 같이, 상기 Y2- xLuCaGaAl2SiO12:xCe3 + (0.02≤x≤0.1) 형광체의 발광 강도는 Ce3 + 농도가 6 mol%까지 증가함에 따라 증가하였으며, 그 이상으로 증가할 경우 농도 소광 효과에 의해 발광 강도가 감소하였다. 또한, 505 nm에서의 Y1.94LuCaGaAl2SiO12:0.06Ce3+ 형광체의 발광 강도와 상용 Lu3Al5O12:Ce3 + (LuAG : Ce) 형광체의 발광 강도를 비교하기 위해 이들 강도를 도 8(c)에 나타내었다. 상기 505 nm에서의 Y1. 94LuCaGaAl2SiO12:0.06Ce3 + 형광체의 발광 강도는 상용 Lu3Al5O12:Ce3 + 형광체의 발광 강도보다 71% 더 낮았다.The emission spectrum obtained under 435 nm excitation showed a wide asymmetric band with a maximum at 505 nm, which corresponds to green emission (Fig. 8 (a)). The green light emission is due to the transition of Ce 3+ ions from the 5d excited state to the 4f ( 2 F 5/2 and 2 F 7/2 ) ground states. The wide asymmetric region can be deconvolved into two Gaussian bands having maximum values at 499 nm and 538 nm, as shown in FIG. 8 (b). As shown in Fig. 8 (a), wherein Y 2- x LuCaGaAl 2 SiO 12: emission intensity of xCe 3 + (0.02≤x≤0.1) phosphor was increased as the Ce + 3 concentration is increased up to 6 mol%, Increasing beyond that, the emission intensity decreased due to the concentration quenching effect. In addition, Y in the 505 nm 1.94 LuCaGaAl 2 SiO 12: 0.06Ce 3+ emission intensity and commercial Lu 3 Al 5 O of the phosphor 12: Ce 3 + (LuAG: Ce) also the strength thereof in order to compare the light intensity of the fluorescent substance 8 (c). Y 1. 94 LuCaGaAl 2 SiO 12 in the 505 nm: 0.06Ce 3+ emission intensity of the phosphor is commercially Lu 3 Al 5 O 12: 71 % lower than the luminescence intensity of Ce 3+ phosphor.

CIE 좌표 (x, y)는 상기 Y2- xLuCaGaAl2SiO12:xCe3 + (0.02≤x≤0.1) 형광체의 발광 색상과 순도를 결정하는 데 유용하다. 수득된 발광 데이터로부터 CIE 색도 좌표 (x, y)를 산출하였고, 그 결과를 도 9에 나타내었다. 상기 Y2-xLuCaGaAl2SiO12:xCe3+ (0.02≤x≤0.1) 형광체의 모든 CIE 좌표 (x, y)는 녹색 영역 내에 있었다. Ce3 + 이온 농도가 2 mol%에서 10 mol%로 증가하면, CIE 좌표 (x, y)는 (0.285, 0.544)에서 (0.290, 0.550)로 변화하였다. 또한, 상기 Y2-xLuCaGaAl2SiO12:xCe3+ (0.02≤x≤0.1) 형광체의 CCT 및 색 순도는 CIE 좌표 (x, y)를 사용하여 계산되었으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.CIE coordinates (x, y) is the Y 2- x LuCaGaAl 2 SiO 12: it is useful to determine the light emission color and purity of the xCe 3 + (0.02≤x≤0.1) phosphor. The CIE chromaticity coordinates (x, y) were calculated from the obtained luminescence data, and the results are shown in FIG. 9. All CIE coordinates (x, y) of the Y 2-x LuCaGaAl 2 SiO 12 : x Ce 3+ (0.02 ≦ x ≦ 0.1) phosphor were in the green region. When Ce 3 + ion concentration is increased from 2 mol% to 10 mol%, it was changed to the CIE coordinates (x, y) is from (0.285, 0.544), (0.290, 0.550). In addition, the CCT and color purity of the Y 2-x LuCaGaAl 2 SiO 12 : x Ce 3+ (0.02 ≦ x ≦ 0.1) phosphor were calculated using CIE coordinates (x, y), and the results are shown in Table 2. .

Figure pat00006
Figure pat00006

실시예Example 3: Y 3: Y 2-2- xx LuCaGaAlLuCaGaAl 22 SiOSiO 1212 :: xx EuEu 33 + + (0≤(0≤ xx ≤0.12) 형광체≤0.12) phosphor

다음으로, Y2- x LuCaGaAl2SiO12에 금속 이온으로서 Eu3 +를 도핑한, 상기 Y2- x LuCaGaAl2SiO12:xEu3+ (0≤x≤0.12) 형광체의 XRD 패턴을 도 10에 나타내었다. 모든 회절 피크는 YAG의 JCPDS No. 33-0040과 일치하였으며, 이것은 제조한 Y2- x LuCaGaAl2SiO12:xEu3+가 입방 결정 구조와

Figure pat00007
공간 그룹을 가지고 있음을 의미한다. 상기 도핑된 Eu3 + 이온은 Y2- x LuCaGaAl2SiO12:xEu3+ (0.02≤x≤0.12) 형광체의 결정 구조에 영향을 미치지 않았다.Next, Y 2- x LuCaGaAl SiO 2 of 12 doped with Eu 3 + as a metal ion in the Y 2- x LuCaGaAl SiO 2 12: 10 the XRD pattern of x Eu 3+ (0≤x≤0.12) fluorescent Shown in All diffraction peaks were obtained from JCPDS No. 33-0040, which is consistent with the cubic crystal structure of Y 2- x LuCaGaAl 2 SiO 12 : x Eu 3+
Figure pat00007
It means you have a group of spaces. The doped Eu 3 + ion is Y 2- x LuCaGaAl 2 SiO 12: x Eu 3+ (0.02≤x≤0.12) did not affect the crystal structure of the phosphor.

상기 Y2- x LuCaGaAl2SiO12:xEu3 + (0.02≤x≤0.12) 형광체의 여기 스펙트럼을 도 11에 나타내었다. 여기 스펙트럼은 200 nm 내지 350 nm에서 넓은 밴드를 나타냈으며, 이것은 O2-에서 Eu3 + 로의 전자 이동 때문이다. 상기 밴드 위치는 Eu3 + 농도가 증가함에 따라 더 긴 파장쪽으로 약간 이동하였다. 이것은 Eu3 + 및 O2- 사이의 결합 길이의 증가 때문이다. 발광 스펙트럼은 300 nm 내지 550 nm 범위에서 몇 개의 날카로운 피크를 보여주고 있으며, 이것은 Eu3 + 이온의 4f-4f 전이 때문이다. 322 nm, 365 nm, 384 nm, 397 nm, 417 nm, 467 nm, 및 530 nm에서의 날카로운 피크는 각각 Eu3+ 이온의 7F05H5, 7F05D4, 7F05L7, 7F05L6, 7F05D3, 7F05D2, 7F05D1 전이 때문이다. 7F05L6 전이 때문에 395 nm에 가장 강한 피크가 있으며, 상기 피크는 근자외선 LED 칩의 발광 파장과 일치하였다. 이러한 결과는 상기 Y2- x LuCaGaAl2SiO12:xEu3 + (0.02≤x≤0.12) 형광체가 백색 LED 용 근자외선 적색 형광체로 사용될 수 있음을 나타낸다. The Y 2- x LuCaGaAl 2 SiO 12: x Eu 3 + (0.02≤x≤0.12) shows the excitation spectrum of the phosphor in Fig. This spectrum showed a wide band at 200 nm to 350 nm, which is due to electron transfer from Eu 3 + O 2-. The band position was slightly shifted towards longer wavelengths as the Eu 3 + concentration. This is because increase in the bond lengths between Eu 3 +, and O 2-. The emission spectrum is shown a number of sharp peaks in the 300 nm to 550 nm range, which is due to 4f-4f transition of Eu 3 + ions. The sharp peaks at 322 nm, 365 nm, 384 nm, 397 nm, 417 nm, 467 nm, and 530 nm are 7 F 05 H 5 , 7 F 05 D 4 , 7 F of Eu 3+ ions, respectively. 05 L 7 , 7 F 05 L 6 , 7 F 05 D 3 , 7 F 05 D 2 , 7 F 05 D 1 . There is the strongest peak at 395 nm because of the 7 F 05 L 6 transition, which coincides with the emission wavelength of the near ultraviolet LED chip. These results are the Y 2- x LuCaGaAl 2 SiO 12: x Eu 3 + (0.02≤x≤0.12) indicates that the fluorescent material may be used as a near-ultraviolet red phosphor for a white LED.

도 12는, 397 nm 여기 하에 상기 Y2- x LuCaGaAl2SiO12:xEu3 + (0.02≤x≤0.12) 형광체의 발광 스펙트럼을 나타낸 것이다. Eu3 + 이온의 5D07Fj (j = 1 내지 4) 전이 때문에 593 nm, 611 nm, 650 nm 및 710 nm에서 발광 피크가 관찰되었다. 593 nm에서 가장 강한 발광 피크는 황색광 발광에 해당하며, 5D07F1 전이로 인한 것이다. Judd-Ofelt 이론에 따르면, 자기 쌍극자 전이 (5D07F1)가 허용되며, 전기 쌍극자 전이 (5D07F2)는 금지된다. 따라서, 상기 발광 스펙트럼은 5D07F2 전이보다는 5D07F1 전이에 의해 우세하게 된다. 상기 Eu3 + 농도가 증가함에 따라, 발광 강도는 10 mol%까지 증가한 후, Eu3 + 농도가 그 이상으로 증가하면 농도 소광으로 인해 발광 강도가 감소하였다. 상기 농도 소광은 인접한 Eu3 + 이온 사이의 비방사 에너지 전달과 관련이 있다. 상기 Eu3 + 이온의 도핑 농도가 증가함에 따라, 인접한 Eu3 + 이온 사이의 평균 거리는 감소하고, Eu3 + 농도가 임계 농도를 초과하면, 비방사적 이완이 일어나며, 그에 따라 발광 강도가 감소된다.12 is under 397 nm where the Y 2- x LuCaGaAl SiO 2 12: shows the emission spectrum of Eu 3 + x (0.02≤x≤0.12) phosphor. Eu 3 + ions in the 5 D 07 because F j (j = 1 to 4) transfer the light emission peak at 593 nm, 611 nm, 650 nm and 710 nm was observed. The strongest emission peak at 593 nm corresponds to yellow light emission and is due to the transition 5 D 07 F 1 . According to the Judd-Ofelt theory, magnetic dipole transitions ( 5 D 07 F 1 ) are allowed, and electric dipole transitions ( 5 D 07 F 2 ) are prohibited. Therefore, the light emission spectrum is predominantly by the 5 D 07 F 1 transition than the transition 5 D 07 F 2. The Eu 3 + concentration increases due to the increase of the emission intensity after up to 10 mol%, when Eu 3 + concentration is increased beyond that concentration quenching decreases the emission intensity as. The concentration quenching is related to the non-radiative energy transfer between adjacent Eu 3 + ions. As the Eu 3 + ion doping concentration is increased, when the reduced average distance between adjacent Eu 3 + ions, Eu 3 + concentration exceeds a critical concentration, it takes place the non-personal relaxation, thereby the emission intensity is reduced accordingly.

도 13은, 상기 Y2- x LuCaGaAl2SiO12:xEu3 + (0.02≤x≤0.12) 형광체의 CIE 색도를 나타낸 것이다. 계산된 CIE, CCT, (5D07F2)/(5D07F1) 값 및 색 순도를 표 2에 나타내었다. 모든 CIE 좌표 (x, y)는 황색-적색 영역 내에 있다. Eu3 + 농도가 2 mol%에서 10 mol%로 증가할 때 x및 y 좌표의 값이 변화하였으며, CCT 값은 1750K에서 1896K로 증가하였다. Eu3 + 농도가 2 mol%에서 10 mol%로 증가함에 따라 색 순도 값이 76.6%에서 82.5%로 증가하였다. 5D07F15D07F2 전이는 상기 Y2- x LuCaGaAl2SiO12:xEu3+ (0.02≤x≤0.12) 형광체의 발광 스펙트럼에서 Eu3 + 이온 주위의 환경을 나타내기 때문에 중요하다. Eu3 + 이온 주변의 결정 전계 강도는 전기 쌍극자 5D07F2 전이에 영향을 미친다. 반면, 자기 쌍극자 5D07F1 전이는 Eu3 + 이온 주변의 결정 전계 강도에 의해 거의 영향을 받지 않는다. 상기 Y2- x LuCaGaAl2SiO12:xEu3+ (0.02≤x≤0.12) 형광체의 경우, (5D07F1) 및 (5D07F2)에 의한 발광 강도의 적분값 비율, 즉, (5D07F2)/(5D07F1) 값이 계산되었다. 계산된 비율을 표 3에 나타내었으며, 그 비율은 0.85 내지 0.96 이었다.13 is the Y 2- x LuCaGaAl 2 SiO 12: illustrates a CIE chromaticity of x Eu 3 + (0.02≤x≤0.12) phosphor. The calculated CIE, CCT, ( 5 D 07 F 2 ) / ( 5 D 07 F 1 ) values and color purity are shown in Table 2. All CIE coordinates (x, y) are in the yellow-red region. Eu 3 + concentration was the value of the x and y coordinates as to increase from 2 mol% to 10 mol% change, CCT values were increased from 1750K to 1896K. The color purity values as Eu 3 + concentration increased from 2 mol% to 10 mol% increased from 76.6% to 82.5%. 5 D 07 F 1 and 5 D 07 F 2 transition is the Y 2- x LuCaGaAl 2 SiO 12: x Eu 3+ (0.02≤x≤0.12) environment around the Eu 3 + ions in the emission spectrum of the phosphor It is important because it represents. Eu 3 + ions of the crystal field strength around affects the electric dipole transition 5 D 07 F 2. On the other hand, a magnetic dipole D 07 F 1 transition 5 does not substantially affected by the crystal field strength of Eu 3 + ions around. In the case of the Y 2- x LuCaGaAl 2 SiO 12 : x Eu 3+ (0.02 ≦ x ≦ 0.12) phosphor, the integration of luminescence intensity by ( 5 D 07 F 1 ) and ( 5 D 07 F 2 ) The value ratio, ie, the value ( 5 D 07 F 2 ) / ( 5 D 07 F 1 ), was calculated. The calculated ratio is shown in Table 3, and the ratio was 0.85 to 0.96.

Figure pat00008
Figure pat00008

본 실시예에서, 희토류 금속 이온(Ce3 +, Eu3 + 또는 Tb3 +)이 도핑된 신규 가넷계 Y2- xLuCaGaAl2SiO12 형광체가 고상법에 의해 제조되었다. Ce3 +, Eu3 + 또는 Tb3 +가 도핑된 Y2-xLuCaGaAl2SiO12형광체의 결정 구조 및 PL 특성이 처음으로 연구되었다. 상기 신규 가넷 구조 산화물 형광체는 Ce3 +, Eu3 + 또는 Tb3 + 이온을 첨가하여 각각 황색, 적색, 또는 녹색을 발광하며, 백색 LED에 응용될 수 있는 유망한 형광체이다.In this embodiment, the rare earth metal ions (Ce + 3, Eu + 3 or 3 + Tb) doped novel garnet Y 2- x LuCaGaAl SiO 2 12 and a phosphor was prepared by a conventional method. Ce 3 +, Eu 3 + or 3 + Tb-doped Y 2-x SiO 2 LuCaGaAl crystal structure of the phosphor 12 and PL properties were first investigated. The novel oxide garnet structure phosphor is Ce 3 +, Eu 3 +, or by the addition of Tb 3 + ion, and each emitting yellow, red, or green, is a promising phosphor which may be applied to the white LED.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the application is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present application. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present application is indicated by the following claims rather than the above description, and it should be construed that all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are included in the scope of the present application.

Claims (5)

하기 화학식 1로서 표시되는, 가넷 구조 산화물 형광체:
[화학식 1]
Y2-xLuCaGaAl2SiO12:xLn3+;
상기 화학식 1에 있어서,
Ln은 Ce, Eu, Tb, Dy, Sm, Ho, Pr, Er, 또는 Yb 이고,
0≤x≤0.5 임.
Garnet structure oxide phosphor represented by the following general formula (1):
[Formula 1]
Y 2-x LuCaGaAl 2 SiO 12 : xLn 3+ ;
In Chemical Formula 1,
Ln is Ce, Eu, Tb, Dy, Sm, Ho, Pr, Er, or Yb,
0≤x≤0.5
제 1 항에 있어서,
상기 가넷 구조 산화물 형광체는 입방정계 가넷 결정 구조를 갖는 것인, 가넷 구조 산화물 형광체.
The method of claim 1,
The garnet structure oxide phosphor has a cubic garnet crystal structure.
제 1 항에 있어서,
상기 가넷 구조 산화물 형광체는 황색, 적색, 또는 녹색 발광을 포함하는 것인, 가넷 구조 산화물 형광체.
The method of claim 1,
Wherein the garnet structure oxide phosphor includes yellow, red, or green light emission.
고상법(solid-state reaction method)을 이용한, 하기 화학식 1로서 표시되는 가넷 구조 산화물 형광체의 제조 방법:
[화학식1]
Y2-xLuCaGaAl2SiO12:xLn3+;
상기 화학식 1에 있어서,
Ln은 Ce, Eu, Tb, Dy, Sm, Ho, Pr, Er, 또는 Yb 이고,
0≤x≤0.5임.
Method for producing a garnet structure oxide phosphor represented by the following general formula (1) using a solid-state reaction method:
[Formula 1]
Y 2-x LuCaGaAl 2 SiO 12 : xLn 3+ ;
In Chemical Formula 1,
Ln is Ce, Eu, Tb, Dy, Sm, Ho, Pr, Er, or Yb,
0 ≦ x ≦ 0.5.
제 4 항에 있어서,
상기 고상법은,
Y, Lu, Ca, Ga, Al, Si, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 금속의 산화물 또는 탄산염; 및 Ce, Eu, Tb, Dy, Sm, Ho, Pr, Er, 또는 Yb 의 산화물 또는 탄산염을 혼합하여 100℃ 내지 1,000℃의 온도 범위에서 하소하고; 및
상기 하소된 분말을 1,000℃ 내지 2,000℃의 온도 범위에서 어닐링하여 가넷 구조 산화물 형광체를 수득하는 것을 포함하는 것인,
가넷 구조 산화물 형광체의 제조 방법.
The method of claim 4, wherein
The solid state method,
Oxides or carbonates of metals selected from the group consisting of Y, Lu, Ca, Ga, Al, Si, and combinations thereof; And calcining in a temperature range of 100 ° C. to 1,000 ° C. by mixing an oxide or carbonate of Ce, Eu, Tb, Dy, Sm, Ho, Pr, Er, or Yb; And
Annealing the calcined powder in a temperature range of 1,000 ° C. to 2,000 ° C. to obtain a garnet structure oxide phosphor.
Method for producing garnet structure oxide phosphor.
KR1020180036341A 2018-03-29 2018-03-29 Garnet structure oxide phosphor, preparing method of the same, and its luminescent property KR102041889B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180036341A KR102041889B1 (en) 2018-03-29 2018-03-29 Garnet structure oxide phosphor, preparing method of the same, and its luminescent property

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180036341A KR102041889B1 (en) 2018-03-29 2018-03-29 Garnet structure oxide phosphor, preparing method of the same, and its luminescent property

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190114133A true KR20190114133A (en) 2019-10-10
KR102041889B1 KR102041889B1 (en) 2019-11-07

Family

ID=68206445

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180036341A KR102041889B1 (en) 2018-03-29 2018-03-29 Garnet structure oxide phosphor, preparing method of the same, and its luminescent property

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102041889B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112980444A (en) * 2021-03-08 2021-06-18 中国科学院长春应用化学研究所 Garnet-based long-afterglow luminescent material and preparation method thereof
KR20220094597A (en) * 2020-12-29 2022-07-06 한양대학교 산학협력단 Phosphor compositions and method of manufacturing the same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090040450A (en) * 2006-07-26 2009-04-24 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. Yag-based ceramic garnet material comprising at least one multi-site element
JP2015067755A (en) * 2013-09-30 2015-04-13 住友大阪セメント株式会社 Composite wavelength conversion particle, resin composition containing composite wavelength conversion particle, and light-emitting device
KR20170006328A (en) * 2015-07-07 2017-01-18 주식회사 효성 WHITE LIGHT-EMITTING DEVICE FOR LCD Back-Light-Unit
KR20170037484A (en) * 2015-09-25 2017-04-04 세종대학교산학협력단 Lutetium aluminum garnet phosphor powder and preparing method of the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090040450A (en) * 2006-07-26 2009-04-24 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. Yag-based ceramic garnet material comprising at least one multi-site element
JP2015067755A (en) * 2013-09-30 2015-04-13 住友大阪セメント株式会社 Composite wavelength conversion particle, resin composition containing composite wavelength conversion particle, and light-emitting device
KR20170006328A (en) * 2015-07-07 2017-01-18 주식회사 효성 WHITE LIGHT-EMITTING DEVICE FOR LCD Back-Light-Unit
KR20170037484A (en) * 2015-09-25 2017-04-04 세종대학교산학협력단 Lutetium aluminum garnet phosphor powder and preparing method of the same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220094597A (en) * 2020-12-29 2022-07-06 한양대학교 산학협력단 Phosphor compositions and method of manufacturing the same
WO2022145750A1 (en) * 2020-12-29 2022-07-07 한양대학교 산학협력단 Phosphor composition and preparation method therefor
CN112980444A (en) * 2021-03-08 2021-06-18 中国科学院长春应用化学研究所 Garnet-based long-afterglow luminescent material and preparation method thereof
CN112980444B (en) * 2021-03-08 2022-05-06 中国科学院长春应用化学研究所 Garnet-based long-afterglow luminescent material and preparation method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR102041889B1 (en) 2019-11-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101475497B1 (en) Aluminum-silicate based orange-red phosphors with mixed divalent and trivalent cations
Hakeem et al. Structural and photoluminescence properties of La1-xNaCaGa3PZrO12 doped with Ce3+, Eu3+, and Tb3+
KR20090026308A (en) Phosphor, method for production thereof, and light-emitting apparatus
Wang et al. Synthesis, crystal structure, and photoluminescence of a novel blue-green emitting phosphor: BaHfSi 3 O 9: Eu 2+
KR20150100724A (en) Yellow-green to yellow-emitting phosphors based on terbium-containing aluminates
CN111234814B (en) Mn (manganese)4+Doped nitrogen oxide red fluorescent powder and preparation method thereof
Kim et al. Photoluminescence properties of Eu2+ and Mn2+-activated BaMgP2O7 as a potential red phosphor for white-emission
Zhou et al. A novel blue-emitting phosphor Gd 4.67 Si 3 O 13: Bi 3+ for near-UV LEDs
CN102732250A (en) Red phosphor and preparation method thereof
KR102041889B1 (en) Garnet structure oxide phosphor, preparing method of the same, and its luminescent property
CN107629794B (en) Europium ion Eu3+Activated bismuth-based luminescent material, preparation method and application
CN112625683A (en) Germanate type red fluorescent powder and preparation method thereof
CN102373062B (en) Fluosilicate red fluorescent powder suitable for white-light LED (Light-Emitting Diode) and preparation method thereof
KR101356962B1 (en) Oxide Green Phosphor and the Method for Preparing the Same and White LED using the same
Gaofeng et al. Luminescence properties of Mn2+ ions doped Lu2CaMg2Si3O12 garnet phosphors
KR100537725B1 (en) Ce3+ - doped yellow emitting phosphor of a3b2c3o12 structure
CN112980442A (en) Dy (Dy)3+Ion activated lutecium salt white fluorescent powder and preparation method thereof
KR102036250B1 (en) Garnet phosphor, preparing method of the same, and its luminescent property
KR101820597B1 (en) Y7O6F9:Ce3+ - Tb3+ Phosphors
Yang et al. Synthesis and luminescence properties of red-emitting K2MgSiO4: Eu 3+ phosphors
KR102086821B1 (en) Zirconate phosphor for led, preparing method of the same, and luminescent property of the same
KR102113044B1 (en) Lithium-based garnet phosphor, preparing method of the same, and luminescent property of the same
JP2017222868A (en) Terbium-containing aluminate-based yellowish green to yellow light-emitting fluophor
Hebbar et al. Microwave-assisted synthesis of ZnGa 2− x− y Eu x Tb y O 4 luminescent nanoparticles showing balanced white-light emission
CN110066656B (en) Mn (manganese)2+Doped fluoroniobium tantalate fluorescent powder and synthesis and application thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right