• 한국세라믹학회지
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• 제37권2호
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• pp.111-116
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• 2000

700nm red emission(3F3longrightarrow3H6) in Tm3+ ion with 800 nm(3H6longrightarrow3H4) excitation via upconversion process has been reported only in host materials which have low phonon energies such as halide crystals. However, we observed 700nm and 480nm(1G4longrightarrow3H6) upconverted emission with 800nm excitation in several oxide glasses which has never reported. With spectroscopic analyses and lifetime measurements of each nergy level of Tm3+ ion doped in various oxide glasses, following mechanisms are suggested. For red upconversion, upconversion mechanism changed with Tm3+ concentration. While direct excitation up to 3F3 level via anti-Stokes excitation was dominated at low concentration, two-step excitation via 3H6longrightarrow3H4 and 3F4longrightarrow3F3 transitions was dominated at high concentration. For blue upconversion, two step excitation mechanism up to 1G4 level was suggested as follows : electrons are exciated up to 3H5 with direct excitation with pumping light up to 3H4 followed by multiphonon relaxation, and then additional reabsorption of pumping light excites electrons up to 1G4.

• 한국결정성장학회지
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• 제22권5호
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• pp.241-246
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• 2012

본 연구에서는 complex citrate-gel method를 이용하여 $Yb3^{3+}$, $Er^{3+}$ 이온이 동시 도핑 된 $SrMoO_4$($SrMoO_4$: $Yb^{3+}/Er^{3+}$)를 성공적으로 합성하였으며, 그 구조적, 광학적 특성을 분석하였다. 980 nm의 근적외선 여기 광 하에서 상기 분말은 530 및 550 nm 부근의 강한 녹색 방출과 670 nm 부근에서의 약한 적색 방출은 $Er^{3+}$ 이온 내의 intra 4f transition $Er^{3+}$($^4F_{9/2}$, $^2H_{11/2}$, $^4S_{3/2}$) ${\rightarrow}$ $Er^{3+}(^4I_{15/2})$에 의한 현상임을 확인하였다. 또한, $Er^{3+}$ 및 $Yb^{3+}$ 이온의 최적 도핑 농도는 각각 2/16 mol%로 조사되었으며 그에 따른 형성 가능한 upconversion 메커니즘에 대하여 논의하였다.

• 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.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권6호
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• pp.731-744
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• 2017

삼중항-삼중항 소멸에 의한 광에너지 상향전환 기술(Triplet-triplet annihilation upconversion, TTA-UC)은 특정 에너지 조건을 만족시키는 유기물들의 조합에 의해 낮은 에너지의 광자를 높은 에너지의 광자로 변환시키는 특수한 광화학적 공정이다. TTA-UC는 태양광 스펙트럼 중 낮은 에너지 탓에 활용되지 못하고 소실되는 광자를 고 에너지의 광자로 변환시킴으로써 태양광에 기반한 광학기기들의 광에너지 전환효율을 획기적으로 향상시킬 수 있는 기술로 평가받고 있다. 본 논문은 아직 국내학계에 생소한 연구분야인 TTA-UC현상의 광화학적 원리와 특징을 소개하고, TTA-UC와 관련한 최신 연구동향과 응용분야, 그리고 향후 연구방향을 고찰하였다.

• 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.

• 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.

• 공업화학
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• 제30권1호
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• pp.88-94
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• 2019

삼중항-삼중항 소멸에 의한 광에너지 상향전환 기술(triplet-triplet annihilation upconversion, TTA-UC)은 특정 조건을 만족시키는 유기물들의 에너지 전달 및 융합 과정에 의해 저에너지의 광자를 고에너지의 광자로 변환시키는 신개념 에너지 전환기술이다. 본 연구에서는 실리카 마이크로입자(silica microparticle, SM)를 UC가 구현되는 폴리우레탄 박막 내에 담지 시켜 입사되는 광원의 광산란 효과를 도모함으로써 TTA-UC 효율을 향상시키고, 그 기작에 대해 탐구하였다. Seeded growth method를 통하여 약 950 nm의 균일한 크기를 갖는 SM을 합성하였으며, UC 박막 내에 담지 된 SM의 농도를 증가시킴에 따라 635 nm 광원 조사 시 430-570 nm 영역에서의 UC 세기가 최대 1.64배 증가함을 확인하였다. 삼중항 lifetime 측정을 통하여 광감응제 PdTPBP와 전자수용체 perylene 간의 triplet-triplet energy transfer(TTET) 효율을 분석한 결과, 박막 내에 담지 된 SM이 chromophore 간의 TTET에 미치는 영향은 미미한 것으로 나타났다. 또한, 입사 강도-UC 세기의 상관관계를 분석하여 TTA-UC 효율을 분석한 결과, SM이 박막 내에 존재할 경우 UC 양자효율이 최대 1.5배 향상됨을 확인하였다.

• 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.

• 한국분말재료학회지
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• 제25권2호
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• pp.170-177
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• 2018

Colloidally synthesized luminescent nanocrystals (NCs) have attracted tremendous attention due to their unique nanoscale optical and electronic properties. The emission properties of these NCs can be precisely tuned by controlling their size, shape, and composition as well as by introducing appropriate dopant impurities. Nowadays, these NCs are actively utilized for various applications such as optoelectronic devices including light emitting diodes (LEDs), lasers, and solar cells, and bio-medical applications such as imaging agents and bio-sensors. In this review, we classify luminescent nanomaterials into quantum dots (QDs), upconversion nanoparticles (UCNPs), and perovskite NCs and present their intrinsic emission mechanism. Furthermore, the recently emerging issues of efficiency, toxicity, and durability in these materials are discussed for better understanding of industry demands. As well, the future outlook will be offered for researchers to guide the direction of future research.

• Journal of the Optical Society of Korea
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• 제1권1호
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• pp.10-14
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• 1997

Single pulse laser excitation at 656 nm and successive pulse excitation at 635.2 and 648.4 nm produced blue emission at 480 nm by two-step upconversion process in Tm/sup 3+/:LaF/sub 3/. The excited-state absorption cross-section of the /sup 3/F/sub 4/ to /sup 1/G/sub 4/ transition was estimated by a looping mechanism with cross-relaxation processes. The dynamics of up-conversion andthe possibility of the photon avalanche by a pulse laser excitation were studied by numerical simulation with the rate equation model.