온도는 물리화학적 특성을 나타내는 가장 기본적인 매개변수 중 하나이며, 정확한 온도 측정은 현대 과학기술 발전에 매우 중요한 역할을 합니다. 희토류 이온의 열 결합 에너지 준위 쌍(TCLs)에 기반한 전통적인 형광 온도 센서는 TCLs 간 에너지 차이의 제한으로 인해 온도 측정 감도가 낮고 신호 구분이 어려운 문제가 있습니다. 보다 나은 해결책을 모색하기 위해 본 연구에서는 산소 공공 결함 발광이 형광 온도 센서 분야에 적용될 가능성을 탐구하였습니다. 본 논문에서는 고온 고상법을 통해 BaMgSiO₄ 세라믹을 합성하였으며, 고온 소결 과정에서 소량의 Ba²⁺와 Mg²⁺가 증발하여 재료의 전기적 중성을 유지하기 위해 산소 공공이 생성됩니다. 이 산소 공공에 의해 형성된 결함 준위는 332nm 자외선 조사 시 372, 400, 527nm 세 가지 파장으로 발광합니다. 이 세 가지 발광 강도는 온도에 따라 서로 다른 민감성을 보여 형광 온도 센서 분야에 잘 응용될 수 있습니다. 그중 I₃₇₂와 I₅₂₇로 구성된 온도 센싱 시스템의 상대 온도 감도는 298K에서 2.90%·K^-1로 기존 TCLs 형광 온도 센서보다 높아 TCLs 온도 센서의 감도 한계를 뛰어넘었습니다. 또한 372nm와 527nm 파장의 차이가 커서 BaMgSiO₄ 세라믹은 상온에서는 녹색 빛을 내고 458K 고온에서는 청색 빛으로 발광하는 뚜렷한 변화를 보여 온도 모니터링 시각화가 가능합니다. 따라서 BaMgSiO₄ 세라믹은 독특한 산소 공공 결함 발광 특성으로 고정밀 및 시각화가 가능한 형광 온도 센서 개발에 새로운 선택지를 제공하며 형광 온도 감지 기술에 새로운 방향을 제시합니다.

산소 공공 결함 발광; 형광 온도 센서 재료; 에너지 전달; 시각화