라디오파 마그네트론 스퍼터링으로 성장한 CaWO4:Dy3+ 박막의 광학, 구조, 표면 특성 (Optical, Structural, and Morphological Properties of CaWO4:Dy3+ Thin Films Grown by Radio-Frequency Magnetron Sputtering)

서지정보

· 발행기관 : 한국물리학회
· 수록지 정보 : 새물리 / 73권 / 10호 / 833 ~ 839페이지
· 저자명 : 조신호

초록

Dy3+ 이온이 도핑된 CaWO4 박막을 라디오파 마그네트론 스퍼터링으로 여러 증착 온도에서 석영 기판 위에 성장시켰다. X-선 회절 패턴은 모든 박막은 CaWO4 (112) 주 회절 피크를 갖는 정방정계로 결정화 되었다. 100 ◦C에서 성장한 230 nm의 두께를 갖는 CaWO4:Dy3+ 박막은 다수의 육각형 형태의 입자를 보였으며, 평균 입자의 크기는 증착 온도 400 ◦C에서 현저하게 증가하였다. CaWO4:Dy3+ 박막의 흡광 스펙트럼은 Dy3+–O2−와 W6+–O2− 전하 전달 밴드의 조합에 의하여 241 nm에 피크를 갖는 강한 흡광 밴드와 286 nm에 피크를 갖는 약한 흡광 밴드로 구성되었다. 241 nm로 여기시켰을 때, 모든 CaWO4:Dy3+ 박막은 Dy3+ 이온의 강한 4F9/2 → 6H13/2 (574 nm) 전기 쌍극자 전이를 나타내었다. 이것은 다수의 Dy3+ 이온들이 비반전 대칭 자리에 위치하고 있음을 나타낸다. 400 ◦C에서 성장한 박막은 밴드갭 에너지 5.04 eV와 500–1100 nm 파장 영역에서 평균 투과율 80.0%을 나타내었다. 상기의 결과는 CaWO4:Dy3+ 박막은 전계 발광 소자와 고체 광원에 응용하기 위한 백색 발광 소재로 사용할 수 있음을 제시한다.

영어초록

Dy3+-doped CaWO4 thin films were grown on quartz substrates using radio-frequency magnetron sputtering at several growth temperatures. The X-ray diffraction patterns revealed that all thin films crystallized in a tetragonal phase with a dominant CaWO4 (112) peak. The 230 nm-thick CaWO4:Dy3+ thin film grown at 100 ◦C exhibited numerous hexagonal-shaped particles, and the average grain size markedly increased at a growth temperature of 400 ◦C. The excitation spectra of CaWO4:Dy3+ thin films comprised an intense and broad peak at 241 nm owing to the combination of the charge transfer bands of Dy3+–O2− and W6+–O2− and a weak band at 286 nm. Under 241 nm excitation, all the CaWO4:Dy3+ thin films demonstrated a strong 4F9/2 → 6H13/2 (574 nm) electric dipole transition of Dy3+ ions, indicating that numerous Dy3+ ions were located at sites with non-inversion symmetry. The thin film grown at 400 ◦C exhibited a band gap energy of 5.04 eV and an average transmittance of 80.0% in the wavelength range of 500–1100 nm. These results indicate that the CaWO4:Dy3+ thin films can be used as white-emitting materials for applications in electroluminescent devices and solid-state lighting.

참고자료

· 없음