이온성 액체를 이용한 Zn2SiO4:Mn2+ 나노 형광체의 합성 및 발광특성
Synthesis using a ionic liqud and Photoluminescence Characterization of a Zn2SiO4:Mn2+
- 주제(키워드) 이온성 액체 , Zn2SiO4:Mn , 형광체
- 발행기관 서강대학교 일반대학원
- 지도교수 허남회
- 발행년도 2010
- 학위수여년월 2010. 2
- 학위명 석사
- 학과 일반대학원 화학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000045890
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교의 논문은 저작권에 의해 보호받습니다
초록/요약
차세대 디스플레이 분야로 주목 받고 있는 투명디스플레이는 평상시 투명한 유리 상태로 있다가 필요 시 모니터, TV처럼 활용 가능한 장치로 정보처리 및 전달의 기능이 가능한 디스플레이라 할 수 있다. 투명디스플레이는 기존 디스플레이 산업을 대체할 수 있을 뿐만 아니라 응용분야도 광범위해 새로운 산업 창출이 가능한 분야로 인정받고 있다. 현재 대표적으로 OLED나 PDP를 통하여 투명디스플레이를 실현시키기 위한 연구가 계속되고 있다. 특히 두께가 얇고 대면적 생산이 용이한 장점을 가진 PDP 방식을 이용한다면 아파트 창문이나 백화점의 쇼윈도 등이 디스플레이로서의 역할을 할 수 있게 된다. PDP 방식의 투명디스플레이를 만들기 위한 방법 중 하나로 내부 격벽 경사면에만 마이크론 사이즈의 상용 형광체를 잘 도포하는 것이다. 이 경우에도 가시광 투과도와 발광 효율을 어느 정도 확보할 수 있지만 방전기체인 Ne 방전에 의해 적색광을 외부로 방출하게 된다. 이 문제 해결을 위해 필요한 것이 격벽 바닥에 형광막을 형성시킴으로 새어나가는 적색광을 막는 것이다. 투명 형광막을 만들기 위한 대표적인 방법으로 증착을 통해 막을 형성하는 방식이 있지만, 이 방법은 높은 광 투과도를 얻는데는 유리하지만 형광막의 휘도가 벌크 형광체의 10% 이하로 매우 낮은 것으로 알려져 있다. 또 다른 방법으로 나노형광체 입자를 유기 용매에 분산시켜 코팅하는 방법이 있다. 이 방법은 나노입자를 합성하여 형광막 형성시킨 후에 고온에서의 열처리 과정이 없기 때문에 PDP 제조 공정에 적합하다고 볼 수 있다. 그래서 본 연구에서는 나노형광체 입자를 합성하고 분산시켜 스핀코팅에 의하여 형광막을 형성시켰다. 나노입자를 얻기 위해서 이온성 액체를 이용하여 Zn2SiO4:Mn 형광체를 합성하였다. 합성된 전구체로부터 약 800℃에서 β-Zn2SiO4:Mn, 1000℃에서 α-Zn2SiO4:Mn의 단일상으로 얻어졌음을 X-선 회절분석 결과로부터 확인하였다. 주사현미경으로 사진으로부터 제조된 형광체의 입자 형상 및 크기 분석과 동시에 열처리 온도에 따른 입자 성장 거동 또한 살펴보았다. 제조된 형광체의 발광 특성은 자외선 영역의 254 nm와 진공자외선 영역의 147 nm 여기 광원을 사용하여 광발광 특성을 조사하였다. 발광스펙트럼에서 β-Zn2SiO4:Mn 형광체는 572 nm에 중심을 둔 황색 발광을, α-Zn2SiO4:Mn 형광체는 524 nm에 중심을 갖는 녹색발광 스펙트럼을 보여주었다. 제조된 형광체를 이용하여 2-메톡시에탄올에 분산시켜 형광막을 제조하였다. 15회 스핀코팅 처리된 β-Zn2SiO4:Mn 형광막은 동일 조성의 나노입자 형광체 대비 약 40%의 발광 강도와 최고 85%의 가시광 투과율을 나타내었고, α-Zn2SiO4:Mn 형광막은 약 15%의 발광 강도와 최고 75%의 가시광 투과율을 나타내었다.
more초록/요약
A transparent display is focused as a next generation display industry which can replace the previous display industry. It has wide application fields and it is recognized as the field in which the new promising industry is possible. The researches for realizing the transparent display through LCD, OLED or PDP are in progress. The PDP of these display methods is able to make the screen which is easily thin and wide. If the PDP method having such advantage is used in transparent display, the show window of the department store or the window of balcony in apartment can play a role as display. A way for achieving the transparent display of the PDP type coats well the slopes of barrier rip with the commercial phosphors in micron size. In this case, the good luminance and transparency (around 70%) can be achieved. However, there is a problem which emits the red-light to an outside by Ne discharge. To overcome this problem, the transparent phosphor film should be placed on the bottom between barrier rips. The representative method for the transparent phosphor film is the evaporation on glass substrate. However the luminance of the transparent film formed by this method is known to be lower than 10% of bulk powder phosphor. The alternative process is the coating on glass substrate the nanophosphor particles dispersed into organic solvent. This method is compatible with the PDP manufacturing process, because of absence of heat treatment at high temperature after the film formation. In this study, therefore, the transparent phosphor film is formed by spin-coating after synthesis and dispersion of the nanophosphors. The precursor for Zn2SiO4:Mn phosphor is synthesized by a solution reaction using the ionic liquid. With increasing annealing temperature for the synthesized precursor, β-Zn2SiO4:Mn phase is firstly formed at 800℃ and then α-Zn2SiO4:Mn phase at 1000℃, which is confirmed from the X-ray diffraction patterns. The grain growth behavior and morphology of the prepared phosphors according to the changes of thermal annealing temperature are observed by the scanning electron microscope and transmission electron microscope. The photoluminescence properties of the prepared β-Zn2SiO4:Mn and α-Zn2SiO4:Mn phosphors are investigated under the excitation of 254 nm UV and 147 nm VUV. In the emission spectra, the β-Zn2SiO4:Mn emits yellow light centered at 572 nm and the α-Zn2SiO4:Mn emits green light peaked at 524 nm. The nanophosphor is dispersed into 2-methoxyethanol and then is spin-coated on quartz substrate to fabricate the transparent phosphor film. The relative emission intensity of the β-Zn2SiO4:Mn phosphor film spin-coated 15 times shows about 40% compared with that of the powder nanophosphor with 85% of transparency. And the emission intensity of the α-Zn2SiO4:Mn phosphor film shows about 15% with 75% of transparency.
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