고온 고상법을 이용하여 다양한 농도의 Yb³⁺ 이온(0.01, 0.03, 0.05, 0.07, 0.09, 0.11)을 도핑한 Y₂MoO₆:0.01Er³⁺/xYb³⁺ 업컨버전 형광체를 제조하였다. X선 회절(XRD), 주사전자현미경(SEM), 형광 방출 스펙트럼, 형광 감쇠 곡선 및 Judd-Ofelt 이론 계산 등의 특성 분석 방법을 통해 발광 특성을 연구하고 계산하였다. 실험 결과, Y₂MoO₆:0.01Er³⁺/xYb³⁺ 는 단사정계 상에 속하며, 시료의 순도가 높고 도핑 이온이 기지 구조를 변경하지 않는 것으로 나타났다. 여기파장이 980 nm일 때 Yb³⁺ 이온 함량이 증가함에 따라 스펙트럼 방출 강도는 처음에 증가하다가 감소하며, 도핑 농도가 0.09에 도달할 때 방출 강도가 최대가 되고 시료는 녹색 빛을 발산한 후 농도 소광이 발생한다. Dexter 에너지 전달 이론에 따르면 농도 소광의 주요 원인은 전기 쌍극자-전기 쌍극자 상호작용이다. 520~570 nm에서 녹광 방출이 나타나며 Er³⁺ 의 에너지 준위 전이 ²H₁₁/₂→⁴I₁₅/₂, ⁴S₃/₂→⁴I₁₅/₂가 존재한다. 650~680 nm 사이에서 적광 방출이 발생하며 Er³⁺ 의 에너지 준위 전이 ⁴F₉/₂→⁴I₁₅/₂가 존재한다. 녹광 및 적광 방출 모두 이광자 과정에 속한다. J-O 이론을 이용하여 스펙트럼 파라미터를 계산하였으며 Yb³⁺ 이온 함량 증가에 따라 Ω₂ 값은 각각 0.16×10⁻²⁰ cm², 0.28×10⁻²⁰ cm², 0.38×10⁻²⁰ cm², 0.39×10⁻²⁰ cm², 0.56×10⁻²⁰ cm², 0.42×10⁻²⁰ cm²로 x=0.09에서 최대값을 나타냈다. 이는 발광 시스템의 국부 대칭성이 최저가 되어 오비탈 중첩도가 증가하고 에너지 준위 간 전자 전이가 더욱 용이해져 업컨버전 발광 과정을 촉진하기 때문이다.

Er³⁺/Yb³⁺ 이중 도핑; 업컨버전 발광; 에너지 전달; Judd-Ofelt 이론