Abstract
Green-emitting $Zn_2SiO_4:Mn$ phosphors for PDP(Plasma Display Panel) application were synthesized by colloidal seed-assisted spray pyrolysis process. The codoping with $Gd^{3+}/Li^+$, which replaces $Si^{4+}$ site in the willemite structure, was performed to improve the luminous properties of the $Zn_2SiO_4:Mn$ phosphors. The particles prepared by spray pyrolysis process using fumed silica colloidal solution had a spherical shape, small particle size, narrow size distribution, and non-aggregation characteristics. The $Gd^{3+}/Li^+$ codoping amount affected the luminous characteristics of $Zn_2SiO_4:Mn$ phosphors. The codoping with proper amounts of $Gd^{3+}/Li^+$ improved both the photoluminescence efficiency and decay time of $Zn_2SiO_4:Mn$ phosphor particles. In spray pyrolysis, the post-treatment temperature is another factor controlling the luminous performance of $Zn_2SiO_4:Mn$ phosphors. The $Zn_{1.9}SiO_4:Mn_{0.1}$ phosphor particles containing 0.1 mol% $Gd^{3+}/Li^+$ co-dopant had a 5% higher PL intensity than the commercial product and 5.7 ms decay time after post-treatment at $1,145^{\circ}C$.
PDP(Plasma Display Panel)용 녹색 형광체인 $Zn_2SiO_4:Mn$ 형광체의 제조에 있어 콜로이드 분무 열분해법을 도입하고, $Zn_2SiO_4$ wellimite 결정의 $Si^{4+}$ 자리를 치환하는 $Gd^{3+}/Li^+$ 부활성제를 첨가하여 형광체의 발광특성을 향상시키고자 하였다. 14 nm 크기의 fumed silica 입자를 규소 전구체로 도입한 콜로이드 분무열분해법에 의해서 제조되어진 $Zn_2SiO_4:Mn$ 입자는 응집이 없는 구형의 형상, 작은 입자 크기 및 좁은 입도 분포를 가졌다. $Gd^{3+}/Li^+$ 함량은 $Zn_2SiO_4:Mn$ 형광체 입자의 발광특성에 영향을 끼쳤으며, 적정한 함량의 $Gd^{3+}/Li^+$ 부활성제를 첨가함으로써 진공 자외선하에서 형광체의 발광휘도를 향상시키고, 잔광시간을 크게 줄일 수 있었다. 분무 열분해법에 의한 $Gd^{3+}/Li^+$이 코도핑된 $Zn_2SiO_4:Mn$ 형광체 입자의 제조에 있어서 후열처리 온도는 형광체의 발광특성을 결정짓는 주요한 인자이다. 0.1 mol%의 $Gd^{3+}/Li^+$ 부활제를 포함하고 $1,145^{\circ}C$ 온도에서 소결된 $Zn_2SiO_4:Mn$ 형광체 입자는 상업용 형광체에 비해 5% 높은 발광 휘도과 5.7 ms의 잔광시간을 가졌다.
