• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.172-172
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• 2013

최근에 디스프로슘 이온이 도핑된 형광체의 백색 발광 현상 때문에 백색 발광 소재의 제조에 관한 연구가 상당한 관심을 끌고 있다. 본 연구에서는 $Eu^{3+}$와 $Dy^{3+}$ 이온의 몰 비를 변화시키면서 $BaNb_2O_6:RE^{3+}$ (RE=Eu, Dy) 형광체 분말을 합성한 결과를 보고한다. 특히 활성제 이온인 $Eu^{3+}$와 $Dy^{3+}$ 이온의 몰 비에 따른 $BaNb_2O_6$ 형광체 분말의 결정 구조, 입자의 모양과 크기, 흡광과 발광 스펙트럼의 변화를 관측하였고, 최적의 합성 조건을 제시하고자 한다. 파장 393 nm로 여기 시킨 $Dy^{3+}$ 이온의 몰 비에 따른 $BaNb_2O_6$ 형광체 분말의 발광 스펙트럼은 580 nm에 주 피크를 갖는 황색 스펙트럼이 관측되었다. 이 발광 신호는 $^4F_{9/2}-^6H_{13/2}$ 전이 신호이다. $Dy^{3+}$ 이온의 몰 비가 0 mol인 경우에는 발광 신호가 검출되지 않았다. $Dy^{3+}$ 이온의 몰 비가 0.10 mol일 때 발광 피크의 세기는 최대이었으며, $Dy^{3+}$ 이온의 몰 비가 더욱 증가함에 따라 발광 스펙트럼의 세기는 계속 증가하지 않고 갑자기 감소하기 시작하였다. 이것은 $Dy^{3+}$ 이온의 몰 비가 임계값을 초과하여 더욱 증가하면 모체 격자들 사이에 치환 고용되어 있는 $Dy^{3+}$ 이온들 사이의 거리가 더욱 가까워져서 $Dy^{3+}$ 이온들이 서로 용이하게 결합함으로써 내부 산란에 의하여 발광의 세기가 감소함을 의미한다. 흡광 스펙트럼의 경우에, $Dy^{3+}$ 이온의 몰 비가 0.01 mol일때 형광체 분말은 두 종류의 흡광 스펙트럼을 나타내었다. 첫째는 $Dy^{3+}$ 양이온과 $O^{2-}$ 음이온들 사이에 발생한 전하 전달 밴드에 의해 발생하는 310 nm를 정점으로 하여 280~340 nm 영역에 걸쳐서 광범위하게 분포하는 흡광 신호가 관측되었으며, 둘째는 $Dy^{3+}$ 이온의 $4f^9$ 전자 배열 내에서 발생하는 4f-4f 전이 신호로서, 이것은 350~500 nm 영역에 걸쳐서 비교적 밴드폭이 좁은 다수의 흡광 신호가 나타났다. 본 실험에서는 다섯 개의 피크를 갖는 흡광 신호가 검출되었는데, 이중에서 제일 강한 주 피크인 393 nm의 흡수 파장은 모체 격자 내에 있는 $Dy^{3+}$ 이온의 바닥 상태인 $^6H_{15/2}$ 준위에서 여기 상태인 $^4F_{7/2}$ 인 에너지 준위로 전이하면서 발생한 신호이며, 이에 비하여 상대적으로 흡광 세기가 약한 370, 432, 458, 370 nm의 흡수 파장이 관측되었다.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.35 no.3
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• pp.115-120
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• 2024

Magneto-optical (MO) materials have attracted much attention, since they can be utilized for various optical applications, such as magnetic field sensors, optical current sensors, optical isolators, and optical circulators. In this study, alumino-borosilicate (ABS) glasses with high concentrations of Dy³⁺ ions were fabricated by a conventional melt-quenching technique, and the dependence of their thermal, optical, and magneto-optical properties on Dy³⁺ ion concentration was investigated. The MO property of the glasses was investigated by measurement of Faraday rotation at 1550 nm. The Faraday rotation angle increased linearly with the increase of Dy³⁺ ion concentration in the glasses. A very high Verdet constant of -6.86 rad/(T·m) was obtained for glass with a Dy³⁺ ion concentration of 30 mol%. In addition, the ABS-Dy glasses showed good thermal stability of greater than 128 ℃ against crystallization, and high optical transmission of 70% in the visible to near-infrared windows of 480-720, 1390-1560, and 1800-2400 nm. Due to the high Verdet constant and good thermal stability, the ABS-Dy glasses in this study could be candidate optical materials for MO device applications at 1550 nm.