음의 열팽창 (KMg)0.4In1.6W3O12:Yb/Ho 형광체의 열 증가에 의한 업컨버전 발광 기반 광학 온도 센서 및 동적 위조 방지 연구

Huang Rong ,  

Yu Yiqi ,  

Liao Yuxiang ,  

Ao Zhiwen ,  

Yang Ying ,  

Zhang Jinmin ,  

Liao Jinsheng ,  

摘要

음의 열팽창(NTE) 기질이 고온에서 격자 수축 특성을 이용하여 희토류 발광 중심의 열 소광 현상을 효과적으로 억제하며, 고성능 광학 온도 센서 및 위조 방지 소재 설계에 새로운 방향을 제시한다. 본 논문에서는 고온 고상법으로 (KMg)0.4In1.6W3O12:Yb/Ho 업컨버전(UC) 형광체를 합성하였다. XRD와 구조 정제를 통해 Yb3+와 Ho3+ 이온이 기질 격자에 도핑되어 6각 결정계 구조임을 확인하였다. 980 nm 레이저 여기 하에 샘플은 주로 녹색광(549 nm, 5F4/5S2 → 5I8)과 적색광(665 nm, 5F5 → 5I8)을 방출한다. 온도 변화에 따른 업컨버전 발광 스펙트럼 측정 결과, 기질의 음의 열팽창 효과로 인해 398-573 K 범위에서 발광이 뚜렷하게 증가하였고, 573 K에서의 총 발광 세기는 373 K 대비 7.8배에 달하였다. 적녹광 발광의 서로 다른 열 반응에 기반하여 발광이 황록색에서 주황적색으로 변화하였으며, 발광 세기 비(LIR)와 색 좌표 비(CIER)의 이중 모드 온도 센서를 구축하였다. LIR 모드에서는 398 K에서 상대 감도(Sr)가 0.82% K-1, CIER 모드에서는 488 K에서 0.26% K-1에 달한다. 발광 색의 온도에 따른 현저한 변화로 시각적 동적 위조 방지 및 비접촉 온도 모니터링이 가능함을 보여준다. 본 형광체는 광학 온도 센서 및 고급 동적 위조 방지 분야에서 우수한 응용 가능성을 지닌다.

关键词

음의 열팽창; 열 증가; 업컨버전 발광; 온도 센서; 동적 위조 방지

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