졸겔 공정을 이용하여 Europium을 doping한 유기 - 무기 복합막의 광학적 및 구조적 특성

초록

최근 집적현 광소자, 레이져 재료, 자료 저장 또는 통신 기술 부문에서 제어된 광학적 성질을 갖는 유기-무기 나노 복합체를 만드는 연구가 많은 관심과 주목을 받고 있다. 유기물인 PEG는 대다수의 금속염을 고정시키는 용매 역할을 하는 polymer로써 액체와 같은 특징을 나타내며 무기물인 silica의 network는 순수한 PEG 시스템 보다 좋은 기계적 물성을 나타내며, 투명한 물질을 얻을 수 있게 해 준다. 이에 본 연구에서는 SiO2-PEG의 matrix에 우수한 광학적 성질을 지닌 europium을 doping 하여 유기-무기 나노 복합막을 형성하여 europium의 농도와 PEG 분자량에 따른 구조적 및 광학적 성질을 알아보고자 한다. 무기물인 SiO2의 전구체는 TEOS, 유기물은 Poly 그리고 Europium(III) trifluromethanesulfonate (Eu (CF3SO3)3)을 사용하였다. TEOS 1 mole. 에탄올,H20 rmflrh HCl (TEOS:EtOH:H2O:HCl = 1:2:0.01:2, molar ratio)을 혼합하였다. 또한 에탄올에 PEG를 혼합한 후, europium을 첨가하였다. 두 혼합 용액을 각각 실온에서 1시간 stirring후, 혼합 하여 60'C에서 3시간 동안 reflux 하였따. Europium의 농도와 PEG 분자량이 미치는 영향을 규명하기 위해 eurpium의 양을 0 - 0.06 mole (molar ratio = [Eu]/[O], Where the oxygens considered are only those of the ether type), 유기물인 PEG의 분자량 (Mw=400,600,1000)을 변화시켰다. 제조된 sol 욕액은 30'C의 항온기에서 3일동안 aging 시킨후 silica glass에 dip coating으로 10회 반복 coating 하여 Eu- doped SiO2 Thin film 을 제조하였다. SiO2-PEG matrix에 Eu3+가 doping된 film의 구조적 셩질은 FT- Ranman, FT- IR을 이용하였으며, 과학적 성질은 Time resolved photoluminescence (PL)로 측정하였다. 제조한 sample에서 적색의 PL band 는 Eu3+의 5OD →7EJ 전이에 의해 585, 620 nm 에서 peak를 나타내었다. PEG의 분자량이 600이고, Eu의 농도가 0.03mole일때 발광 peak의 intensity가 가장 높게 나타났다.