방전 플라즈마 소결법에 의해 합성된 (Sr,Ca)AlSiN3:Eu2+ 형광체의 특성 연구

Abstract

(Sr,Ca)AlSiN3 형광체는 우수한 형광 특성, 열적/화학적 안정성을 지녀 고효율 백색 LED용 형광체로 주목을 받고 있다. 그러나 (Sr,Ca)AlSiN3(이하 SCASN)의 합성에는 매우 높은 온도와 압력, 잘 제어된 분위기가 요구되기 때문에 현재까지 알려진 합성 방법은 금속 합금을 만들어 HIP로 질화시키는 것이 유일하였다. 그러나 HIP의 경우 그 방법이 복잡하고 생산 단가가 높으며 합성에 소요되는 시간이 길어 그 응용이 제한적이어서 새로운 합성 방법의 개발이 요구되어왔다. 본 연구에서는 방전 플라즈마 소결법을 통해 SCASN:Eu2+ 형광체를 성공적으로 합성하였다. SPS는 합성이 어려운 물질을 비교적 낮은 온도에서 빠른 시간 내에 합성할 수 있어 최근 주목 받고 있는 합성 방법이다. 합성을 위한 출발 물질로는 Sr3N2, Ca3N2, AlN, Si3N4와 Eu2O3가 사용되었으며 사전 실험을 통해 합성 온도, 시간과 같은 조건이 최적화되었다. 합성된 형광체는 청색 LED칩의 발광 영역을 포함하는 넓은 여기 파장 대역을 보였으며, 모체의 조성에 따라 발광 중심 파장이 626 nm에서 650 nm까지 변화하였다. 산 세척 공정, 모체의 조성과 발광 중심인 Eu2+의 농도가 상, 형광 특성과 조성에 미치는 영향이 분석되었으며 실제 LED에 적용하였을 때 중요한 변수인 열적 안정성의 측정과 LED 실장테스트가 이루어졌다.