npsm 새물리 New Physics : Sae Mulli

pISSN 0374-4914 eISSN 2289-0041
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Article

Research Paper

New Physics: Sae Mulli 2007; 54: 232-237

Published online March 31, 2007

Copyright © New Physics: Sae Mulli.

Crystal-structure-dependent Luminescence of Eu3+ and Tb3+ Doped in ZrO2 Nanoparticles

ZrO2 나노결정의 상구조 변화에 따른 Eu3+와 Tb3+의 형광특성

Haeyoung CHOI1 and Jung Hwan KIM1, Byung Ki MOON2*

1Department of Physics, Dongeui University, Busan 614-714
2Departmentof Physics, Pukyong National University, Busan 608-737

Correspondence to:bkmoon@pknu.ac.kr

Abstract

Eu3+ (or Tb3+)-doped ZrO2 nanoparticles with average sizes of 3 ∼ 4 nm were synthesized by us-ing a solvothermal method at 250 ?C. X-ray di?raction (XRD) measurement showed that the crystal structures of the nanoparticles were cubic, tetragonal, and monoclinic phases at room temperature after calcination at 400 ?C, 700 ∼ 900 ?C, and 1200 ?C, respectively. The photoluminescence (PL) the photoluminescence excitation, and the decay curves were measured. From Eu3+-doped ZrO2 nanoparticles, not only the oscillator strength calculated from the lifetime but also the PL intensity obtained from the experiment on the monoclinic phase was found to be 5 ∼ 6 times greater than for the cubic or the tetragonal phase. On the contrary, the PL intensity of Tb3+ from Tb3+-doped ZrO2 nanoparticles. Fianlly, dramatically decreased with increasing calcination temperature. PL emitted from Tb3+ could not be found in the monoclinic phase. 

Keywords: ZrO2, Luminescence, Terbium, Europium, Nanoparticle

Solvothermal 방법에 의해 250 $^\circ$C의 낮은 온도에서 Eu$^{3+}$ 와 Tb$^{3+}$를 첨가한 ZrO$_2$ 나노결정을 합성하였다. 합성된 시료는 소결온도를 400, 700, 900, 1200 $^\circ$C로 달리하여 준비하였으며, XRD와 SEM 사진을 통하여 각 시료의 구조 변화와 크기 변화 등을 조사하였다. ZrO$_2$ 나노 결정은 크기가 약 3 $\sim$ 4 nm이고 입방구조를 가지고 있었다. 소결온도가 400 $^\circ$C에서 1200 $^\circ$C로 높아짐에 따라 입자의 결정성은 입방구조 및 정방구조를 거쳐서 단사구조로 변하였고, 입자의 크기는 약 38 nm 로 커졌다. Eu$^{3+}$가 첨가된 ZrO$_2$ 결정의 형광은 소결온도가 높아짐에 따라 형광의 세기가 점점 커져 단사구조를 가지는 1200 $^\circ$C에서 소결된 시료는 형광의 세기가 입방구조에서 보다 5배 이상 커지는 것을 확인하였다. 반면 Tb$^{3+}$가 첨가된 ZrO$_2$ 나노결정의 형광은 단사구조에서 형광의 세기가 급격히 감소하였다.

Keywords: 자르코니아, 나노형광체, 상변이, 수열합성법


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