나노기술 및 정책 정보

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● 토요하시(豊橋)기술과학대학 교육연구기반센터 연구그룹이 Mn4+를 활성제로 하는 신규 형광체의 모재(母材)로서 독특한 주기 구조를 갖는 재료(스마트 머티리얼: Li-M-Ti-O(M=Nb or Ta))를 활용, 493nm 여기(勵起)에 의해 685nm의 적색 발광을 나타내는 형광체를 합성하는 데 성공

● 기존의 재료 중의 Mn 이온의 원자가는 소성 온도, 조성, 결정 구조에 의해 Mn4+에서 Mn3+로 변화하기 때문에 발광 강도에 차이가 발생

● 연구팀은 XRD(X-Ray Diffraction), TEM(Transmission Electron Microscopy), XANES(X-ray Absorption Near Edge Sructure)을 이용하여 발광 강도와 소성 온도, 조성, 결정 구조, MgO 공첨가와의 관계를 규명하였으며, 희토류를 사용하지 않는 재료로서 Mn4+를 활성제로 하는 신규 적색 형광체를 합성

● Li-Nb-Ti-O(LNT)계와 Li-Ta-Ti-O(LTT)계는 모두 자기 조직적으로 주기 구조를 형성하고 TiO2 첨가량에 따라 인터그로스(InterGrowth)층의 주기 간격이 변화하는 재료로 LTT가 LNT보다 주기 구조 형성 영역이 좁고 주기 형성을 위한 소성 조건에 차이를 보유

● LNT와 LTT을 비교하면서 소성 온도, 조성, 결정 구조, MgO 공첨가에 의한 발광 강도와 Mn 이온의 원자가 변화를 상세하게 조사한 결과, 소성 온도와 조성에 의한 결정 구조 변화에 따라 LTT가 LNT보다 발광 강도가 현저히 높은 것을 확인

● 희토류를 활성제로 하지 않는 형광체로서 식물 육성용 LED 등 심적색 Mn계 형광체에 대한 관심도 높아지고 있는 가운데 앞으로 용도가 확대될 것으로 기대

※ Materials Research Bulletin 게재, "Relationship between photoluminescence intensity, Mn ion oxidation, and crystal structure of new phosphors Li-M-Ti-O:Mn4+(M= Nb or Ta)"