npsm 새물리 New Physics : Sae Mulli

pISSN 0374-4914 eISSN 2289-0041
Qrcode

Article

Research Paper

New Physics: Sae Mulli 2013; 63: 931-938

Published online August 30, 2013 https://doi.org/10.3938/NPSM.63.931

Copyright © New Physics: Sae Mulli.

Synthesis and Luminescence Properties of Eu3+-doped Gd2O3-sphere Phosphors

Dong-hyun BAE, Kiwan JANG*, Ho-Sueb LEE

Department of Physics, Changwon National University, Changwon 641-773, Korea

Correspondence to:

kwjang@changwon.ac.kr

Abstract

Catalyst free Gd2O3:Eu3+sphere phosphors were prepared by using hydrolysis method, and their structural & optical properties were investigated. Their structural and morphological features were analyzed by using X-ray diffraction (XRD) and Field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM). The photoluminescence properties of the Eu3+-doped Gd2O3 spheres were studied by using a spectrophotometer to measure their excitation and emission spectra. The X-ray diffraction profiles showed that all peaks could be attributed to the cubic phase which is in good agreement with the standard JCPDS (86-2477) card. FE-SEM indicated that the morphology of the phosphor sphere had with an outer diameter of about 500 nm. We also observed a strong charge transfer band in the excitation spectrum of Eu3+-doped Gd2O3-sphere phosphors, which quenched at Eu3+ concentrations over 7 mol%. We also recorded the emission spectra of Eu3+-doped Gd2O3-sphere phosphors at excitation wavelength of 254 nm. The results showed all the characteristic transitions of the Eu3+ dopant ion, along with a high-intensity peak at 613 nm which corresponded to the 5D0-7F2 transition.

Keywords: Gd2O3, Sphere, Eu3+, Photoluminescence

가수분해법을 응용하여 별다른 촉매없이 Gd2O3:Eu3+구형 형광체를 제조하고 결정구조와 광학적 특성에 대하여 연구하였다. 제조된 시료의 결정구조 및 형상은 XRD, FE-SEM을 이용하여 분석하였으며, 광활성제로 첨가된 Eu3+의 광학적 특성은 여기 및 발광스펙트럼 등의 측정을 통하여 분석하였다. XRD 분석을 통하여 Gd2O3결정에 대한 표준 JCPDS와 제조된 시료에 대한 주요 피크들이 잘 일치함을 관찰할 수 있었고, 이들로부터 Eu3+가 첨가된 Gd2O3시료는 입방 구조임을 확인하였다. FE-SEM을 이용해 측정한 결과, 직경이 약 500 nm 정도인 구형모양이었다. 전하이동밴드에 의한 여기효율은 구형의 Gd2O3 모체에 첨가된 Eu3+의 농도가 7%일 때에 가장 좋았다. 또한 254 nm의 여기파장으로 시료를 여기하여 Eu3+에 기인한 발광스펙트럼을 측정한 결과, 전형적인 Eu3+에 기인한 발광특성을 보였으며, 모든 천이들 가운데에 5D0-7F2천이에 해당하는 613 nm 에서 발광세기가 가장 강하였다.

Keywords: Gd<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, 구형, Eu<sup>3+</sup>, Photoluminescence