Mn⁴⁺이 도핑된 불화물 적색 형광체는 내습성이 낮아 백색 발광 다이오드(WLEDs)의 광색 안정성에 심각한 영향을 미친다. 본 연구에서는 녹황석 용액의 환원성을 기반으로 K₂SiF₆∶Mn⁴⁺ 입자 표면의 Mn⁴⁺를 용해 가능한 저가 상태의 Mn²⁺로 환원시켜 불화물 입자의 표면 패시베이션과 높은 내습성을 달성하였다. 360시간 물에 침수된 후에도 표면 패시베이션된 K₂SiF₆∶Mn⁴⁺ 입자의 발광 강도는 초기 강도의 95%를 유지하였으나, 처리되지 않은 K₂SiF₆∶Mn⁴⁺ 입자의 발광 강도는 초기 값의 46%로 급격히 감소하였다. 또한, 녹황석 용액을 사용하여 이미 수분에 의해 가수분해된 불화물 형광체를 간단히 담그는 것만으로도 원래의 발광 강도를 완전히 복구할 수 있었다. 유도 결합 플라즈마-원자 발광 분광법, X선 광전자 분광법, 원소 분석 등 분석 결과, 녹황석 용액으로 처리한 K₂SiF₆∶Mn⁴⁺ 입자 표면의 Mn⁴⁺ 농도가 현저히 감소하여 불활성 껍질인 K₂SiF₆ 형성이 확인되었고, 불화물 입자의 내습성이 크게 향상된 원인이 밝혀졌다. 또한, 고온(85℃), 고습(85%) 조건에서 1000시간 노화 후에도 WLEDs 장치 내 표면 패시베이션된 K₂SiF₆∶Mn⁴⁺ 입자는 100%의 적색 발광 강도를 유지하였으며, 이는 패시베이션되지 않은 불화물의 59%보다 현저히 높은 수치로 녹황석 용액으로 패시베이션한 K₂SiF₆∶Mn⁴⁺ 적색 형광체의 우수한 환경 안정성을 재확인시켜 주었다.

Mn⁴⁺ 도핑; 적색 형광체; 내습성; 녹황석 용액; 표면 패시베이션