Thermal Stability of CaMgSi2O6:Eu2+ Phosphor by EPR Measurement

The blue-color emitting phosphor powder, $CaMgSi_{2}O_6:Eu^{2+}(CMS:Eu^{2+})$ was synthesized by the solid-state reaction method. The synthesized powder was annealed from room temperature to $1,100^{\circ}C$ in air. Its PL property and valence state of Eu atoms was measured by the photoluminescence (PL) and the electron paramagnetic resonance (EPR) spectrometers, respectively. The PL intensity was stable to $700^{\circ}C$, but drastically decreased to $1,100^{\circ}C$. The behavior of EPR intensity was very similar to the PL intensity. The EPR measurement showed that decreased intensity of the PL was caused to the oxidation from the ion $Eu^{2+}$ to $Eu^{3+}$ ions. The EPR spectrometer was powerful as a tool that could distinguish between the valence states of Eu atom as a dopant in various phosphors.

EPR 측정에 의한 CaMgSi2O6:Eu2+ 형광체의 열적 안정성 연구

플라즈마 디스플레이(Plasma Display Panel: PDP)용 청색 형광체인 $CaMgSi_{2}O_6:Eu^{2+}(CMS:Eu^{2+})$를 고상반응(sold-state reaction)법으로 합성하였다. 합성한 재료를 실온에서부터 $1,100^{\circ}C$까지 열처리하여 photoluminescence(PL)와 EPR 측정으로 열적 안정성을 연구하였다. $CMS:Eu^{2+}$ 형광체를 대기 분위기 하에서 상온에서부터 $700^{\circ}C$까지 열처리하였을 때 PL의 변화는 없었으나, $700^{\circ}C$ 이상의 온도에서 열처리 하였을 때는 PL의 감소를 나타내었다. $700^{\circ}C$까지 PL의 안정된 거동을 보이는 것은 구조적으로 안정된 12 면체를 하고 있는 $Ca^{2+}$ 이온의 일부를 $Eu^{2+}$ 이온이 점유하고 있어 $Eu^{2+}$의 원자가 변화에 영향을 미치지 못했으나, $700^{\circ}C$이상의 PL의 감소는 $Eu^{2+}$에서 $Eu^{3+}$의 산화에 의한 것이라는 것을 EPR 흡수세기의 변화로부터 알 수 있었다.