Eu3+ doped SiO2-PEG film의 형광 특성에 Europium농도와 PEG분자량이 미치는 영향

초록

lanthanide 이온을 포함하는 화합물들은 아주 좁은 선인 단생광에 가까운 빛을 방출하여 고체 상태 laser 재료나 scintillator, optical communication증폭기와 lamp optical commumication device등에 응용이 가능하다. 그러므로, 본연구에서는 lanthanide 이온으로써 europium을 도핑하고, 졸-겔 공정으로 dopant인 europium의 농도와 유기물질인 PEG의 분자량을 변화시켜 Eu3+ doped SiO2-PEG film의 PL특성에 미치는 영향을 관찰하고자 하였다. 졸겔법으로 lanthanide 이온이 첨가된 유기 무기 복합체를 제조하기 위하여 무기성분인 TEOS와 유기성분인 PEG를 전구체로 사용하였고 여기에 lanthanide 이온으로 europium (III) Eu(CF3SO3)3를 doping 하였다. 그리고 용매로는 ethanol, 촉매로는 HCl 을 사용하였다. 이 때 제조되는 sol용액의 몰비는 TEOS:PEG:EtOH:HCl:H2O=1:0.06:1:0.001:2로 고정하였고, europium의 농도와 PEG 분자량이 europium이 도핑된 유기-무기 film에 미치는 영향을 규명하기 위해 europium의 이온의 농도를 0~0.06mol로 변화시켰으며, PEG의 분자량을 각각 200, 400, 600, 1000g/mole 로 변화시켜 시료를 제조하였다. 이렇게 변수 조절 된 film의 광학정 성질은 time resolved photoluminescence(PL)과 decay time을 이용하여 측정하였고, 구조적 분석은 FT-IR, 표면 분석은 SEM, TEM을 이용하여 관찰하였다. PL측정 결과, europium이 첨과됨에 따라 5D0->7Fj전이를 신호해주는 연속된 narrow한 피크들이 생성됨을 관찰할 수 있었다. 5D0->7F1 전이에 기인하는 피크가 585-592nm에서 관찰되었고 5D0->7F12 전이에 따른 피크가 613-623nm, 5D0->7F4 전이에 의한 피크가 703nm에서 관찰됨을 학인할 수 있어싸. 이러한 형광 특성은 기존의 bulk 형태와 비교해 볼 때, 매우 sharp해지고 5D0->7F1 전이를 신호해주는 연속된 narrow한 피크들의 세기가 증가되었음을 확인 할 수 있었다.