• 한국결정성장학회지
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• 제23권3호
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• pp.142-145
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• 2013

The upconversion (UC) luminescence of $Li^+/Er^{3+}/Yb^{3+}$ co-doped $CaWO_4$ phosphors and effects of $Yb^{3+}$ concentration are investigated in detail. Single crystallized $CaWO_4$ : $Li^+/Er^{3+}/Yb^{3+}$ phosphor can be obtained, co-doped up to 35.0/5.0/30.0 mol% ($Li^+/Er^{3+}/Yb^{3+}$) by solid-state reaction. Under 980 nm excitation, $CaWO_4$ : $Li^+/Er^{3+}/Yb^{3+}$ phosphor exhibited strong green UC emissions visible to the naked eye at 530 and 550 nm induced by the intra 4f transitions of $Er^{3+}$ ($^4H_{11/2}$, $^4S_{3/2}{\rightarrow}^4I_{15/2}$). The optimum doping concentrations of $Yb^{3+}$ that would result in the highest UC luminescence were determined, and a possible UC mechanism that depends on the pumping power is discussed in detail.

• 공업화학
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• 제26권3호
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• pp.319-325
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• 2015

분무열분해법을 이용하여 서브 미크론 크기의 $CeO_2:Er^{3+}/Yb^{3+}$ 상향 변환 형광체 입자를 합성하고 $Er^{3+}$ 및 $Yb^{3+}$ 농도 변화에 따른 발광특성을 조사하였다. 합성한 $CeO_2:Er^{3+}/Yb^{3+}$는 $Er^{3+}$ 활성이온의 $^4S_{3/2}/^2H_{11/2}{\rightarrow}^4I_{15/2}$ 및 $^4F_{9/2}{\rightarrow}^4I_{15/2}$ 전이에 기인한 강한 녹색 및 적색 발광을 보였다. 가장 높은 발광을 보이는 활성제 농도는 Er = 1.0% 그리고 Yb = 2.0%이며, 농도소광 현상은 쌍극자-쌍극자 상호작용을 통해 일어남이 확인되었다. 레이저 다이오드 여기 광 세기에 대한 발광강도 의존성을 활성이온 농도에 따라 조사하였고, 발광 중간 에너지 레벨의 주 소멸과정을 고려하여 발광 메커니즘을 조사하였다. $Yb^{3+}$에서 $Er^{3+}$으로 에너지 전달은 바닥 상태 흡수(ground state absorption, GSA)에 기여하고, $Yb^{3+}$ 도핑은 $^4I_{11/2}{\rightarrow}^4I_{13/2}$ 전이를 가속화시켜 적색/녹색 발광세기 비를 상승시킨다. 최종적으로 분무열분해법으로 제조된 $CeO_2:Er^{3+}/Yb^{3+}$ 형광체의 발광은 선형 감쇠가 중간 에너지 레벨의 고갈을 지배하는 2 광자 프로세스에 의해 일어남을 확인하였다.

• 한국재료학회지
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• 제26권1호
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• pp.29-34
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• 2016

$NaLa_{1-x}{(MoO_4)}_2$:$Ho^{3+}/Yb^{3+}$ phosphors with the correct doping concentrations of $Ho^{3+}$ and $Yb^{3+}$ ($x=Ho^{3+}+Yb^{3+}$, $Ho^{3+}=0.05$ and $Yb^{3+}=0.35$, 0.40, 0.45 and 0.50) were successfully synthesized by the microwave-modified sol-gel method. Well-crystallized particles formed after heat-treatment at $900^{\circ}C$ for 16 h showed a fine and homogeneous morphology with particle sizes of $3-5{\mu}m$. The optical properties were examined using photoluminescence emission and Raman spectroscopy. Under excitation at 980 nm, the UC intensities of the doped samples exhibited strong yellow emissions based on the combination of strong emission bands at 545-nm and 655-nm emission bands in green and red spectral regions, respectively. The strong 545-nm emission band in the green region corresponds to the $^5S_2/^5F_4{\rightarrow}^5I_8$ transition in $Ho^{3+}$ ions, while the strong emission 655-nm band in the red region appears due to the $^5F_5{\rightarrow}^5I_8$ transition in $Ho^{3+}$ ions. Pump power dependence and Commission Internationale de L'Eclairage chromaticity of the upconversion emission intensity were evaluated in detail.

• Current Optics and Photonics
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• 제3권3호
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• pp.248-255
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• 2019

Spherical $CeO_2:Ho^{3+}/Yb^{3+}$ particles were synthesized using spray pyrolysis, and the upconversion (UC) properties were investigated with changing the preparation conditions and the infrared pumping power. The resulting particles had a size of about $1{\mu}m$ and hollow structure. The prepared $CeO_2:Ho^{3+}/Yb^{3+}$ particles exhibited intense green emission due to the $^5F_4/^5S_2{\rightarrow}^5I_8$ transition of $Ho^{3+}$ and showed weak red or near-IR peaks. In terms of achieving the highest UC emission, the optimal concentrations of $Ho^{3+}$ and $Yb^{3+}$ were 0.3% and 2.0%, respectively. The UC emission intensity of prepared $CeO_2:Ho^{3+}/Yb^{3+}$ particles had a linear relationship with crystallite size and concentration quenching was caused by dipole-dipole interaction between the same ions. Based on the dependency of UC emission on the pumping power, the observed green upconversion was achieved through a typical two-photon process and concluded that the main energy transfer from $Yb^{3+}$ to $Ho^{3+}$ was involved in the ground-state adsorption (GSA) process.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권5호
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• pp.620-626
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• 2015

$Ho^{3+}$가 도핑된 $SrAl_2O_4$ 상향전환 형광체 분말을 분무열분해법으로 제조하고 활성제의 농도, 후 열처리 온도 변화에 따른 결정학적 구조와 발광 특성을 조사하였다. 또한 유기 첨가제 사용에 따른 형광체의 결정구조, 표면적 및 휘도 변화를 조사하였다. $SrAl_2O_4:Ho^{3+}$는 $Ho^{3+}$의 $^5F_4/^5S_2{\rightarrow}^5I_8$ 전이에 기인한 강한 녹색 발광을 보였다. 가장 높은 발광 강도를 보이는 $Ho^{3+}$ 농도는 0.1%였고, 그 이상의 농도에서는 활성 이온간 쌍극자-쌍극자 상호 작용에 의에 농도소강이 일어나 발광 휘도는 급격히 감소하였다. 여기 광원의 전력 세기에 따른 발광 휘도 변화 관찰로부터 $SrAl_2O_4:Ho^{3+}$의 녹색 발광은 2광자가 관여된 바닥상태흡수-여기상태흡수 과정을 통해 효율적으로 일어남이 확인되었다. 합성된 분말의 주상은 단사정계이고 일부 육방정계 상이 존재하였다. 후 열처리 온도를 $1000^{\circ}C$에서 $1350^{\circ}C$로 증가시킴에 따라 $SrAl_2O_4:Ho^{3+}$는 육방정계 상이 줄어 들면서 단상정계의 결정성이 향상되었다. 그러나 $1350^{\circ}C$에서도 일부 육방정계 상은 존재하였다. 구연산(CA)과 에틸렌 글리콜(EG)을 첨가해준 분무 용액으로부터 제조한 경우, 육방정계 상이 없는 순수한 단사정계 상으로 향상된 결정성을 가지는 $SrAl_2O_4:Ho^{3+}$가 제조되었다. 또한 유기 첨가제와 함께 N,N-Dimethylformamide(DMF)를 분무용액에 넣어 줌으로써 형광체의 표면적을 크게 감소시킬 수 있었다. 그 결과 CA/EG/DMF를 넣고 제조한 $SrAl_2O_4:Ho^{3+}$ 형광체는 유기 첨가물 없이 제조한 형광체에 비해 발광 휘도가 약 168% 향상되었다. 이러한 휘도 증대는 $SrAl_2O_4:Ho^{3+}$ 형광체의 결정상이 순수해졌고, 결정성 증대와 표면 결함을 최소화시킨 결과라고 결론지었다.

• 한국재료학회지
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• 제29권12호
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• pp.741-746
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• 2019

New triple tungstate phosphors NaPbLa(WO₄)₃:Yb³⁺/Ho³⁺ (x = Yb³⁺/Ho³⁺ = 7, 8, 9, 10) are successfully fabricated by microwave assisted sol-gel synthesis and their structural and frequency upconversion (UC) characteristics are investigated. The compounds crystallized in the tetragonal space group I4₁/a and the NaPbLa(WO₄)₃ host have unit cell parameters a = 5.3927(1) and c = 11.7961(3) Å, V = 343.05(2) ų, Z = 4. Under excitation at 980 nm, the phosphors have yellowish green emissions, which are derived from the intense ⁵S₂/⁵F₄→⁵I₈ transitions of Ho³⁺ ions in the green spectral range and strong ⁵F₅→⁵I₈ transitions in the red spectral range. The optimal Yb³⁺:Ho³⁺ ratio is revealed to be x = 9, which is attributed to the quenching effect of Ho³⁺ ions, as indicated by the composition dependence. The UC characteristics are evaluated in detail under consideration of the pump power dependence and Commission Internationale de L'Eclairage chromaticity. The spectroscopic features of Raman spectra are discussed in terms of the superposition of Ho³⁺ luminescence and vibrational lines. The possibility of controlling the spectral distribution of UC luminescence by the chemical content of tungstate hosts is demonstrated.

• 한국세라믹학회지
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• 제51권6호
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• pp.605-611
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• 2014

$SrGd_{2-x}(MoO_4)_4:Er^{3+}/Yb^3$ phosphors with doping concentrations of $Er^{3+}$+ and $Yb^{3+}$ ($x=Er^{3+}+Yb^{3+}$, $Er^{3+}=0.05$, 0.1, 0.2, and $Yb^{3+}=0.2$, 0.45) were successfully synthesized by the cyclic microwave-modified sol-gel method, and their upconversion mechanism and spectroscopic properties have been investigated in detail. Well-crystallized particles showed a fine and homogeneous morphology with grain sizes of $2-5{\mu}m$. Under excitation at 980 nm, $SrGd_{1.7}(MoO_4)_4:Er_{0.1}Yb_{0.2}$ and $SrGd_{1.5}(MoO_4)_4:Er_{0.05}Yb_{0.45}$ particles exhibited a strong 525-nm emission band, a weak 550-nm emission band in the green region, and a very weak 655-nm emission band in the red region. The Raman spectra of the doped particles indicated the domination of strong peaks at higher frequencies of 1023, 1092, and $1325cm^{-1}$ and at lower frequencies of 223, 2932, 365, 428, 538, and $594cm^{-1}$ induced by the incorporation of the $Er^{3+}$+ and $Yb^{3+}$+ elements into the $Gd^{3+}$ site in the crystal lattice, which resulted in the unit cell shrinkage accompanying a new phase formation of the $[MoO_4]^{2-}$ groups.

• Current Optics and Photonics
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• 제5권4호
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• pp.450-457
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• 2021

Upconversion (UC) properties of Y₂O₃:Ho³⁺/Yb³⁺ spherical particles synthesized by spray pyrolysis were investigated by changing the dopant concentration and calcination temperature. Citric acid (CA), ethylene glycol (EG) and N, N-dimethylformamide (DMF) were used to control the microstructure of Y₂O₃:Ho³⁺/Yb³⁺ particles. In terms of achieving the highest UC green emission intensity, the optimal concentrations of Ho³⁺ and Yb³⁺ were found to be 0.3% and 3.0%, respectively. In addition, the UC intensity of Y₂O₃:Ho³⁺/Yb³⁺ showed a linear relationship with the crystallite size. The use of organic additives allows Y₂O₃:Ho³⁺/Yb³⁺ particles to have a spherical and dense structure, resulting in significantly reducing the surface area while maintaining high crystallinity. As a result, the UC emission intensity of Y₂O₃:Ho³⁺/Yb³⁺ particles having a dense structure showed the UC emission intensity about 3.8 times higher than that of hollow particles prepared without organic additives. From those results, when Y₂O₃:Ho³⁺/Yb³⁺ particles are prepared by the spray pyrolysis process, the use of the CA/EG/DMF mixtures as organic additives has been suggested as an effective way to substantially increase the UC emission intensity.

• 한국결정성장학회지
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• 제26권4호
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• pp.159-163
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• 2016

본 연구에서는 간단 고상합성법(solid state reaction method)을 이용하여 $Yb^{3+}$, $Er^{3+}$ 이온이 동시도핑된 $NaGd(MoO4)_2$ ($NaGd(MoO_4)_2:Yb^{3+}/Er^{3+}$)를 성공적으로 합성하였으며, 결정구조 및 광학적 특성을 면밀히 분석하였다. 980nm의 근적외선 레이저를 합성된 NaGd(MoO4)2 파우더에 조사하였을 때 $NaGd(MoO_4)_2:Yb^{3+}/Er^{3+}$ 분말은 540 및 550 nm 부근에서 강한 녹색 발광과 함께 650 및 670 nm 부근에서의 매우약한 적색 발광을 하였으며 이러한 업컨버젼 발광 현상은 $Er^{3+}$ 이온 내의 infra 4f transition에 의한 현상임을 확인할 수 있었다. 또한, $Yb^{3+}$ 및 $Er^{3+}$ 이온의 최적 도핑 농도는 각각 (10.0/10.0 mol%)로 확인되었으며, 그에 따른 upconversion 발광 메커니즘에 대하여 상세히 논의하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제20권4호
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• pp.173-177
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• 2010

Sol-gel method로 합성한 anatase상의 $TiO_2$와 Yb와 Er을 codoping한 $TiO_2:Yb^{3+},\;Er^{3+}$ 파우더의 열적안정성과 이에 따른 광촉매 특성의 변화를 비교하였다. XRD 분석을 통하여 $TiO_2$ 결정성 및 상변화에 $Yb^{3+},\;Er^{3+}$ ions이 미치는 영향을 온도에 따라 비교하였으며 anatase $TiO_2$와 rutile $TiO_2$의 광학적 성질을 UV-Vis을 통하여 비교하였다. UV-Vis 분석결과 anatase $TiO_2:Yb^{3+},\;Er^{3+}$ ions도핑에 의하여 $TiO_2$의 밴드갭이 미세하게 감소함을 확인하였고 이를 통해 광촉매 작용을 향상시킬 수 있음을 확인하였다. $Yb^{3+}$ 이온과 $Er^{3+}$ 이온이 도핑된 $TiO_2:Yb^{3+},\;Er^{3+}$ 파우더를 980 nm에서 PL 분석하여 녹색 및 적색 형광을 하는 up-converting 형광특성을 분석하였다.