Ò â @ /† < Ɠ § Ó ü t o † < Æõ ,  Òí ß – 608-737

PLD U ê s0 n É® Žz º Al ₂ O 3 (0001) M “ ˜ m  ü; c ” Ö «Y c l” X ¢ Sr 2 SiO 4 : Eu ³⁺ U c lT c l8 ý ] k ù° Ë Ñ — ¤V R Ë

… è

¡g ` @# Ü  ·  ™ »¦ ) ç  · + ä ^ ï Bg ` @

Â

Ò â @ /† < Ɠ § Ó ü t o † < Æõ ,  Òí ß – 608-737

9

 ø ¶ B) ç 

Â

Ò â @ /† < Ɠ § l œ íõ † < ƃ  ½ ¨™ è,  Òí ß – 608-737

T ) ç ¬ £ ^∗

’

  @ /† < Ɠ § F  g„   / B N† < Æõ , 617-736 (2005¸   8 Z 4 29{ 9  ~ à Î6 £ §)

Sr

SiO

: Eu

+ þ AF  g ^ ‰ ~ à Ì} Œ •`  ¦ pulsed laser deposition (PLD)~ ½ ÓZ O `  ¦ s 6   x # Œ é ß –  & ñ Al

O

(0001) l

ó ø Í 0 A\  í ß –™ è ì  r· ú šõ  l ó ø Í “ : r • ¸\  ¦    or v  9 $ í  © œ % i  . ~ à Ì} Œ •_    & ñ $ í õ  ³ ð€   + þ A © œ“ É r y Œ •y Œ • X-ray diffraction (XRD) ü < atomic force microscopy (AFM)`  ¦ s 6   x # Œ 8 £ ¤& ñ % i Ü ¼ 9, ~ à Ì} Œ •_    & ñ $ í õ  ³ ð

€ 

  } 9 l   H 7 £ x‚ à ̛ ¸| \  x 9 ] X ô  Ç _ ” > r$ í `  ¦ ˜ Ð% i  . + þ AF  g : £ ¤$ í “ É r z  ´“ : r \ " f 254 nm_  [ þ t> p uF  g`  ¦ ~ ½ ÓØ  ¦ 



 H + þ AF  g F  g • ¸> \  ¦ s 6   x # Œ 8 £ ¤& ñ % i Ü ¼ 9, + þ AF  g à º" î “ É r Nd : YAG Y Us $ _  4› ¸ o  µ 1 ϔ  `  ¦ s 6   xô  Ç

` O

Û ¼; Ÿ ¤ s  5 ns“   266 nm   © œ`  ¦ s 6   x # Œ 8 £ ¤& ñ % i  . + þ AF  g : £ ¤$ í “ É r 565 \ " f 670 nm_  V , “ É r   © œ % ò

%

i \    5 g µ 1 ÏF  g`  ¦ ˜ Ð% i Ü ¼ 9, Y >  > h_  µ 1 ÏF  g { [ þ t s    5 g4 R" f ½ ¨$ í ÷ &# Qf ” `  ¦ · ú ˜ à º e ” % 3  . + þ AF  g x ß ¼_  0 Au   H y Œ •y Œ • 582, 597, Õ ªo “ ¦ 619 nm\ " f
 z Œ ¤Ü ¼ 9, : £ ¤ y  l ó ø Í “ : r • ¸ 600

C ü < í ß –™ è ì  r· ú šs  150 mTorr{ 9 M : + þ AF  g y © œ• ¸  © œ ß ¼> 
 z Œ ¤ . s  + þ AF  g ^ ‰  H flat panel display (FPD) \  & h 6   x| ¨ c 0 p x$ í s

 e ” `  ¦  כ s  .

PACS numbers: 78.55.-m, 78.20.-e

Keywords: Sr

SiO

: Eu

, + þ AF  g ^ ‰ ~ à Ì} Œ •, ` O Û ¼Y Us $  7 £ x‚ à ÌZ O 

I. " e  ] Ø

n

Û ¼e  ¦ Y Us   © œu \  e ” # Q + þ AF  g ^ ‰  H l ‘ : r& h “   Ó ü t| 9 s  9 n

Û ¼e  ¦ Y Us _  0 p xÒ  ¦ > h‚  `  ¦ 0 A # Œ Ø  æì  rô  Ç 6 f• ¸ü < |   r  ç

ß –1 l xî ß – î ß –& ñ & h “   “ ¦¾ ¡ §| 9 _  + þ AF  g ^ ‰ > hµ 1 Ïs  כ ¹½ ¨÷ &# Q M ® o



. + þ AF  g ^ ‰  H # Œ Q 7 á x À Ó_  \  -t " é ¶ \  _ K  [ þ t ä ¼>  | ¨ c à º e ”

  H X <, [ þ t> p u" é ¶ \     6 £ §F G‚   µ 1 ÏF  g (cathodoluminescen -ce), \ P  µ 1 ÏF  g (thermoluminescence) Õ ªo “ ¦ „  l  µ 1 ÏF  g (el -ectroluminescence)1 p x s  e ” Ü ¼ 9, s  Qô  Ç µ 1 ÏF  g[ þ t“ É r cath- ode ray tube (CRT), field emission display (FED) Õ ªo 

“

¦ electroluminescence display (ELD)1 p x õ  ° ú  “ É r n Û ¼e  ¦ Y

Us \  s 6   x ÷ &“ ¦ e ”   [1–5]. + þ AF  g ^ ‰_  + þ AF  g : £ ¤$ í `  ¦ † ¾ Ó © œ r

v l  0 Aô  Ç F  g# 3 0 Aô  Ç ƒ  ½ ¨\  ¦ : Ÿ x # Œ  Bž ÐÀ Ó " é ¶ ™ è\  ¦  Ö ¸

$ í

] j– Ð ' ‘ ô  Ç í ß – oÓ ü t + þ AF  g ^ ‰  H “ ¦”  / B N 5 Å q \ " f î ß –& ñ & h 

“

  a % ~“ É r + þ AF  g : £ ¤$ í `  ¦ f ” `  ¦ · ú ˜ à º e ” % 3 “ ¦ þ j  H  t    6

x ÷ &# Qt   H S !  oÓ ü t >  + þ AF  g ^ ‰ü < q “ § # Œ „   _  Ø  æ[  t – Ð

∗

E-mail: [email protected]

“

 ô  Ç Â Òd ” Û ¼_  ~ ½ ÓØ  ¦ s  \ O   H  © œ& h [ þ t s  e ”   [6]. S !  o Ó

ü

t >  + þ AF  g ^ ‰[ þ t“ É r ± ú “ É r „  · ú š “   \ " f Z  }“ É r 6 f• ¸\  ¦ ° ú t  ë

ß – „   \  ¦ [ þ t ä ¼>    H õ & ñ \ " f O ² Û ¼ü < SO 2 Û ¼

\

 ¦ ~ ½ ÓØ  ¦ô  Ç . s M : ~ ½ ÓØ  ¦ ) a O 2 Û ¼ü < SO 2 Û ¼  H „   

\

 ¦ ~ ½ ÓØ  ¦   H p [ j  9 _  { 9 † < Êà º (work function)\  ¦ 7 £ x r 

&

 ~ ½ ÓØ  ¦ : £ ¤$ í `  ¦ $  r †   . s  Qô  Ç ë  H ] j& h [ þ t`  ¦ ˜ Ð ¢ - a  l

 0 A # Œ í ß – oÓ ü t >  + þ AF  g ^ ‰[ þ t \  @ /ô  Ç ƒ  ½ ¨  Ö ¸µ 1 Ïy  ”   '

Ÿ ×  æ s  9, Õ ª ×  æ 
“   Sr ₂ SiO ₄ + þ AF  g ^ ‰  H 0 l qÒ  oõ  & h Ò  o + þ

AF  g`  ¦
 ? /  H Ó ü t| 9 – Ð · ú ˜ 94 R e ”   [7, 8]. Sr <sup>2</sup> SiO 4   H Orthorhombic ½ ¨› ¸_  Pmcn / B Nç ß –Õ ªÒ  ¨`  ¦ t  9 [9],  B

ž

ÐÀ Ó s “ : r[ þ t \  @ / # Œ — ¸^ ‰– Ð" f a % ~“ É r : £ ¤$ í `  ¦ ”   .  B

ž

ÐÀ Ó" é ¶ ™ è“   Eu ³⁺ `  ¦ Ô  ¦í  HÓ ü t – Ð ' ‘ ô  Ç Sr ₂ SiO 4 : Eu ³⁺   H Eu ³⁺ _  ⁵ D ₀ → ⁷ F ₂ „  s \  _  # Œ 620 nm\ " f & h Ò  oµ 1 Ï F 

g`  ¦
  · p . ~ à Ì} Œ • + þ AF  g ^ ‰_  µ 1 ßl   H l ó ø Í “ : r • ¸, í ß –™ è ì

 r· ú š, Õ ªo “ ¦ l ó ø Íõ  ³ ð& h õ _   o  1 p x_  7 £ x‚ Ã Ì › ¸| õ  x 9  ] X

ô  Ç › ' a >  e ”  . ‘ : r ƒ  ½ ¨\ " f  H Al 2 O 3 (0001) l ó ø Í 0 A

\

 $ í  © œô  Ç Sr 2 SiO 4 : Eu ³⁺ ~ à Ì} Œ •_  + þ AF  g : £ ¤$ í \  @ / # Œ

ƒ 

½ ¨ % i Ü ¼ 9, ~ à Ì} Œ •_  7 £ x‚ Ã Ì › ¸| õ  + þ AF  g : £ ¤$ í  s _  ƒ  

-248-

› '

a$ í `  ¦ › ¸  l  0 A # Œ ~ à Ì} Œ •_    & ñ ½ ¨› ¸ x 9  ³ ð€   ½ ¨› ¸ ì

 r$ 3 , Õ ªo “ ¦ + þ AF  g Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 `  ¦ 8 £ ¤& ñ % i  .

II. ÷ m Ç ] M ö

Sr 2 SiO 4 : Eu ³⁺ [ j b ”  ³ ð& h “ É r “ ¦ © œì ø Í6 £ xZ O  (solid state reaction)`  ¦ s 6   x # Œ SrCO 3 (99.9 %), SiO ₂ (99.9 %), Õ ª o

“ ¦ Eu ² O 3 (99.9 %)_  ì  r´ ú ˜[ þ t`  ¦  o† < Æ{ © œ| ¾ ÓÜ ¼– Ð ½ + Ë$ í ô  Ç Ê

ê 1350 ^◦ C \ " f 20r ç ß –1 l xî ß – ™ è   # Œ ] j Œ • % i  . ï  r q

÷ &# Q”   [ j b ”  ³ ð& h õ  193 nm_    © œ`  ¦ t   H ArF excimer laser\  ¦ s 6   xô  Ç pulsed laser deposition (PLD)

~

½ ÓZ O `  ¦ s 6   x # Œ Sr 2 SiO <sub>4</sub> : Eu <sup>3+</sup> + þ AF  g ^ ‰ ~ à Ì} Œ •`  ¦ $ í  © œ

% i  . PLD r Û ¼% 7 ›“ É r “ ¦”  / B N chamber, ~ à Ì} Œ •_  $ í  © œ r

 $ í  © œ › ¸| [ þ t`  ¦    or v l  0 A # Œ í ß –™ è ì  r0 Al \  ¦ + þ A

$ í

½ + É Ã º e ”   H  © œu ü < l ó ø Í_  “ : r • ¸\  ¦    o r ~  ´ à º e ” 



 H  © œu [ þ t – Ð s À Ò# Q”   . ³ ð& h õ  l ó ø Íõ _   o   H 35 mm – Ð “ ¦& ñ % i “ ¦, laser fluence  H @ /| Ä Ì 3.5 J/cm ² , Õ ª o

“ ¦ ì ø Í4 Ÿ ¤Ò  ¦“ É r 5 Hz – Ð “ ¦& ñ % i  . Sr ² SiO 4 : Eu ³⁺ ~ Ã Ì }

Œ

•“ É r Al 2 O ₃ (0001) l ó ø Í0 A\  $ í  © œr (  Ü ¼ 9, $ í  © œ\  € 9 כ ¹ ô 

Ç í ß –™ è ì  r· ú š“ É r 50, 100, 150 Õ ªo “ ¦ 200 mTorr– Ð, l  ó

ø Í “ : r • ¸  H 500, 600, Õ ªo “ ¦ 700 ^◦ C – Ð y Œ •y Œ •    or (  



. 0 A_  › ¸| \ " f $ í  © œ÷ &# Q”   ~ à Ì} Œ •“ É r X-‚    r] X  (XRD) (Philips, X’Pert) x 9  atomic force microscopy (AFM) (Digital Instrument, Multimode ^TM Scanning Probe Mi- croscope (SPM))`  ¦ s 6   x # Œ   & ñ ½ ¨› ¸ x 9  ³ ð€   + þ A © œ`  ¦

› '

a¹ 1 Ï % i  . Scanning electron microscope (SEM) (Hi- tach, SEM-EDS S-4200)`  ¦ s 6   x # Œ é ß –€  `  ¦ 8 £ ¤& ñ ô  Ç    õ

 1r ç ß –1 l xî ß – 7 £ x‚ à Ìô  Ç ~ à Ì} Œ •_  ¿ ºa   H 0.6 µm & ñ • ¸% i Ü ¼ 9, + þ

AF  g : £ ¤$ í “ É r z  ´“ : r \ " f 254 nm_  [ þ t> p uF  g Ü ¼– Ð + þ AF  g F  g • ¸

Fig. 1. XRD patterns of Sr 2 SiO 4 : Eu ³⁺ thin films de- posited on Al 2 O 3 (0001) substrates at 600 ^◦ C with the oxygen pressures of 50, 100, 150, and 200 mTorr.

>

 (LS50B, Perkin Elmer)\  ¦ s 6   x # Œ 8 £ ¤& ñ % i  . Õ ªo 

“

¦ + þ AF  g à º" î “ É r Nd : YAG Y Us $ _  4› ¸ o  µ 1 ϔ  `  ¦ s  6

xô  Ç ` O Û ¼; Ÿ ¤ s  5 ns“   266 nm   © œ`  ¦ s 6   x # Œ 8 £ ¤& ñ 

% i  .

III. ÷ m Ç] M ö+ s ÇÊ Ý õ m Í w Š²  o

Fig. 1“ É r l ó ø Í “ : r • ¸ 600 ^◦ C \ " f í ß –™ è ì  r· ú š`  ¦ 50, 100, 150, Õ ªo “ ¦ 200 mTorr– Ð    or v  9 Al ² O 3 (0001) l  ó ø

Í 0 A\  $ í  © œô  Ç Sr ₂ SiO 4 : Eu ³⁺ ~ à Ì} Œ •_  XRD + þ AI s  .

—

¸Ž  H ~ à Ì} Œ •[ þ t s  í ß –™ è ì  r· ú š\  › ' a > \ O s  orthorhombic ½ ¨

›

¸_  Pmcn / B Nç ß – Õ ªÒ  ¨_    & ñ $ í `  ¦ f ” `  ¦ · ú ˜ à º e ” Ü ¼ 9, JCPDS(39-1256) \  ] jr   ) a  r] X  © œõ • ¸ ° ú  “ É r C † ¾ Ó$ í `  ¦
 

Í Ç r`  ¦ · ú ˜ à º e ”  . í ß –™ è ì  r· ú šs  7 £ x † < Ê\     Sr 2 SiO ₄ : Eu ³⁺ ~ à Ì} Œ •“ É r Al 2 O 3 (0001) l ó ø Í 0 A\ " f  H # Œ Q peak[ þ t

×

 æ (013) ~ ½ ӆ ¾ Ó_  Ä º‚  C † ¾ Ó$ í `  ¦ t t ë ß –    & ñ ½ ¨› ¸\  ¦

f ” `  ¦ · ú ˜ à º e ” Ü ¼ 9, í ß –™ è ì  r· ú š_     o\  @ / # Œ   É r

 

& ñ $ í `  ¦
 Í Ç r`  ¦ · ú ˜ à º e ”  .

Fig. 2  H l ó ø Í “ : r • ¸ 600 ^◦ C \ " f í ß –™ è ì  r· ú š`  ¦ (a)50, (b)100, (c)150, Õ ªo “ ¦ (d)200 mTorr– Ð    or v  9 Al 2 O 3 (0001) l ó ø Í 0 A\  $ í  © œô  Ç Sr 2 SiO 4 : Eu ³⁺ ~ à Ì} Œ •_  AFM  ”  s  . Sr 2 SiO ₄ : Eu ³⁺ ~ à Ì} Œ •_  Õ ªY U“  [ þ t_  ß ¼ l

  H í ß –™ è ì  r· ú šs  150 mTorr{ 9  M :  © œ ß ¼> 
 z Œ ¤Ü ¼

Fig. 2. AFM images of Sr 2 SiO 4 : Eu ³⁺ films deposited

on Al 2 O 3 (0001) substrates at 600 ^◦ C with the oxygen

pressures of (a)50, (b)100, (c)150, and (d)200 mTorr.

Fig. 3. A comparison of the room temperature PL spec- tra of Sr 2 SiO 4 : Eu ³⁺ films as a function of oxygen pres- sure. (a) Plots of PL brightness and the rms roughness of Sr 2 SiO 4 : Eu ³⁺ films as a function of oxygen pressure.

9, Õ ªY U“  [ þ t_  — ¸€ ª œ“ É r " f– Ð q 5 p w t ë ß – í ß –™ è ì  r· ú š_    

 o\    " f Õ ªY U“  [ þ t_  ß ¼l ü < ³ ð€    } 9 l  ² ú ˜ f ” 

`

 ¦ ^  ¦ à º e ” % 3  . í ß –™ è ì  r· ú š\    É r ~ à Ì} Œ •_  ³ ð€    } 9 l 



 H 50 \ " f 150 mTorr– Ð 7 £ x † < Ê\     y Œ •y Œ • 3.0 \ " f 5.6 nm  t  7 £ x  % i “ ¦, í ß –™ è ì  r· ú šs  200 mTorr ÷ &€  

"

f 3.3 nm– Ð  r  y Œ ™™ è† < Ê`  ¦ S X ‰ “   % i  .

Fig. 3(a)  H z  ´“ : r \ " f 8 £ ¤& ñ ô  Ç Sr ₂ SiO ₄ : Eu ³⁺ ~ à Ì} Œ •_  í

ß –™ è ì  r· ú š_     o\    É r + þ AF  g Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 `  ¦
 Í Ç xÜ ¼ 9, (b)  H í ß –™ è ì  r· ú š_     o\    É r + þ AF  g y © œ• ¸ü < root mean square (RMS) ³ ð€    } 9 l _     o\  ¦
  · p  כ s  .   ü

@‚   (λ = 254 nm)`  ¦ s 6   x # Œ [ þ t ä ¼> ô  Ç ~ à Ì} Œ •_  ~ ½ ÓØ  ¦ Û ¼

&

7 ˜à Ô! 3 “ É r Eu ³⁺ s “ : r_  4f „   [ þ t_  …  ;s \  _ ô  Ç 565\ 

"

f 670 nm t  V , “ É r   © œ % i % i \    5 g
 z Œ ¤Ü ¼ 9, Y > 

>

h_  µ 1 ÏF  g { [ þ t s    5 g4 R" f ½ ¨$ í ÷ &# Qf ” `  ¦ · ú ˜ à º e ” % 3  .

s

 Qô  Ç ½ ¨$ í “ É r Eu ³⁺ -O ^{2 −}  Œ •6   x_  " é ¶ “  Ü ¼– Ð ^  ¦ à º e ”   H X

<, Ba ² SiO 4 : Eu ³⁺ + þ AF  g ^ ‰_  + þ AF  g B j m 7 £ § \ " fü < ° ú  s  Eu ³⁺ s “ : r s  Ba ²⁺ \  u  ¨ 8 Š % i `  ¦ M :, „   ˜ Ð © œ ‰ & ³ © œÜ ¼– Ð

“

 ô  Ç Eu ³⁺ s “ : r õ  z  ´o – B H \  @ / # Œ   ½ + Ë÷ &t  · ú §“ É r í ß –™ è s

“ : r(O ^{2 −} )  s _   Œ •6   x Ü ¼– Ð ^  ¦ à º e ”   [10]. + þ AF  g Û ¼& 7 ˜ à

Ô! 3 \  _  €   Eu ³⁺  ⁵ D ₀ → ⁷ F _J (J = 0, 1, 2, 3)_  „   s

[ þ t`  ¦ >  ÷ &  H X < ⁵ D 0 → ⁷ F 0 (582 nm), ⁵ D 0 → ⁷ F 1

(597 nm), ⁵ D 0 → ⁷ F 2 (619 nm), Õ ªo “ ¦ ⁵ D 0 → ⁷ F 3 (660 nm) – Ð y Œ •y Œ • + þ AF  g`  ¦ ~ ½ ÓØ  ¦ô  Ç . : £ ¤ y  619 nm\ " f { 9 # Q




 H \  -t  ï  r0 A „  s “   ⁵ D ₀ → ⁷ F ₂   H & h Ò  o + þ AF  g`  ¦ ~ ½ Ó Ø

 ¦   H X < ×  æ כ ¹ >  l # Œô  Ç . + þ AF  g_  [ jl   H í ß –™ è ì  r· ú š s

 150 mTorr\ " f $ í  © œô  Ç ~ à Ì} Œ •\ " f þ j@ / [ jl \  ¦
 ? /

%

3 Ü ¼ 9, Å Ò band[ þ t_  x ß ¼ 0 Au ü < ì ø Íu ; Ÿ ¤ (FWHM: Full Width at Half Maximum)“ É r ⁵ D 0 → ⁷ F 0 „  s \  _ ô  Ç 582 nm x ß ¼_  ì ø Íu ; Ÿ ¤“ É r 20 nm Õ ªo “ ¦ ⁵ D 0 → ⁷ F 2 „  s \ 

Fig. 4. Luminescence decay time of Sr ₂ SiO ₄ : Eu ³⁺ thin films deposited on Al ₂ O ₃ (0001) substrates at 600 ^◦ C with the oxygen pressures of 50, 100, 150, and 200 mTorr.

Fig. 5. XRD pattern of as-grown Sr 2 SiO 4 : Eu ³⁺ films deposited at oxygen pressure of 150 mTorr with different substrate temperatures.

_

ô  Ç 619 nm x ß ¼_  ì ø Íu ; Ÿ ¤“ É r 60 nm – Ð í ß –™ è ì  r· ú š_    

 o\  › ' a > \ O s  { 9 & ñ % i  . + þ AF  g Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 s  V , >  ì  r Ÿ í

  H  כ “ É r   & ñ  © œ s  : r Ü ¼– Ð [ O " î ½ + É Ã º e ”   H X <, Eus “ : r Å

Ò0 A_    & ñ @ /g A$ í s   Ø ÔÙ ¼– Ð Å Ò# Q”   s “ : r[ þ t_  F  g† < Æ

&

h

 …  ;s \       É r   © œ_  y n C`  ¦ ~ ½ ÓØ  ¦½ + É Ã º e ” l  M :ë  H s 



 [11]. ¢ ¸ô  Ç (a)\ " fü < ° ú  s  ~ à Ì} Œ •_  + þ AF  g y © œ• ¸ü < RMS

³

ð€    } 9 l   H í ß –™ è ì  r· ú š_     o\    " f q 5 p wô  Ç  ⠆ ¾ Ó

$ í

`  ¦ ˜ Ð% i Ü ¼ 9, í ß –™ è ì  r· ú šs  150 mTorr{ 9   â Ä º\  ~ à Ì} Œ • _

 + þ AF  g y © œ• ¸ü < RMS ³ ð€    } 9 l   © œ ß ¼> 
 z Œ ¤



. 150 mTorr\ " f_  + þ AF  g µ 1 ßl _  7 £ x   H 7 £ x‚ à Ì÷ &# Q”   ~ Ã Ì }

Œ

•_   8  • 2 ; ³ ð€  \  _ ô  Ç ? /Â Ò ì ø Í _  y Œ ™™ èü < [ þ t> p uF  g õ  _

  Œ •6   x, é ß –€  & h _  7 £ x  M :ë  H Ü ¼– Ð K $ 3 ½ + É Ã º e ”  .

Fig. 4  H í ß –™ è ì  r· ú š`  ¦    or v  9 7 £ x‚ à Ìô  Ç Sr ₂ SiO 4 : Eu ³⁺ ~ à Ì} Œ •[ þ t \  @ / # Œ z  ´“ : r \ " f 8 £ ¤& ñ ô  Ç Eu ³⁺ s “ : r _

 + þ AF  g à º" î \  @ /ô  Ç   õ s  . + þ AF  g à º" î “ É r t à º† < Êà º

[I = I o exp( −t/τ )]– Ð K $ 3 ÷ &# Qt  9, # Œl " f I(+ þ AF  g [ j

Fig. 6. PL spectra of Sr 2 SiO 4 : Eu ³⁺ films grown at 150 mTorr with different substrate temperatures of 500, 600, and 700 ^◦ C. (b) Plots of PL brightness and the [103], [013]Peak ratio of Sr 2 SiO 4 : Eu ³⁺ films as a function of substrate temperatures.

l

), I ^o ( © œÃ º), τ (+ þ AF  g à º" î ) Õ ªo “ ¦ t(r ç ß –)s  . í ß –™ è ì  r

·

ú š 50, 100, 150, Õ ªo “ ¦ 200 mTorr\  " f 7 £ x‚ à ̝ ) a ~ à Ì} Œ •\ 

"

f y Œ •y Œ • 718, 655, 640, Õ ªo “ ¦ 642 µs– Ð
 z Œ ¤Ü ¼ 9, í ß –

™

è ì  r· ú šs  150 mTorr{ 9   â Ä º\  ~ à Ì} Œ •_  + þ AF  g y © œ• ¸  H 



© œ ß ¼> 
 M ® o Ü ¼ 9, + þ AF  g à º" î “ É r  © œ  ú ª> 
 z Œ ¤ .

Fig. 5  H í ß –™ è ì  r· ú š`  ¦ 150 mTorr \  “ ¦& ñ r v “ ¦ l ó ø Í “ : r

•

¸\  ¦ 500, 600, Õ ªo “ ¦ 700 ^◦ C – Ð    or v  9 Al 2 O ₃ (0001) l

ó ø Í 0 A\  7 £ x‚ à Ìô  Ç Sr ₂ SiO 4 : Eu ³⁺ ~ à Ì} Œ •_  XRD + þ AI s 



. 500 ^◦ C s  © œ_  “ : r • ¸\ " f (111), (112), (103), (203), Õ

ªo “ ¦ (301) ~ ½ ӆ ¾ Ó$ í [ þ t`  ¦ t   H    & ñ + þ AI _  ½ ¨› ¸\  ¦

t  9, ± ú “ É r “ : r • ¸\ " f  H (103)_  Ä º‚   ~ ½ ӆ ¾ Ó$ í `  ¦ t  

 “ : r • ¸ 7 £ x ½ + Éà º2 Ÿ ¤ (013)_  Ä º‚   ~ ½ ӆ ¾ Ó$ í `  ¦ f ” Ü ¼– Ð 7

£

x‚ à ̓ : r • ¸_     o\       É r   & ñ $ í `  ¦
 Í Ç r`  ¦ · ú ˜ à º e ”

% 3   H X <, s  ‰ & ³ © œ“ É r ~ à Ì} Œ •_  7 £ x‚ à Ì\  e ” # Q ¿ º t   â Ô q t

&

h “   כ ¹“  [ þ t`  ¦ s 6   x # Œ K $ 3 ½ + É Ã º e ”  . ' Í P : כ ¹“  “ É r

~ Ã

Ì} Œ •õ  l ó ø Í_    & ñ  Ò& ñ ½ + Ë\  › ' a >   ) a  כ s “ ¦ ¿ º   P :  H

~ Ã

Ì} Œ •_  ³ ð€    Ä »\  -t (surface free energy)s  . S. L.

Jones1 p x [12]_    õ \  _  €   (013) ~ ½ ӆ ¾ ӓ É r Al 2 O 3 (0001) l

ó ø Íõ      & ñ ½ + Ës   © œ a % ~“ É r ~ ½ ӆ ¾ Ós  9, ~ à Ì} Œ •_  ³ ð€     Ä

»\  -t (surface free energy) ¢ ¸ô  Ç  © œ & h 6 £ §`  ¦ · ú ˜ à º e ” 

“

¦, (103) ~ ½ ӆ ¾ ӓ É r ± ú “ É r 7 £ x‚ Ã Ì “ : r • ¸\ " f  © œ Ä º‚  & h Ü ¼– Ð

$ í

 © œ   H ~ ½ ӆ ¾ Óe ” `  ¦ · ú ˜ à º e ”  . Õ ª Q
 Z  }“ É r l ó ø Í “ : r • ¸\ 

"

f Õ ªY U“  õ  Õ ªY U“    â >  % ò % i \ " f \ P & h Ü ¼– Ð  Ö ¸$ í  o ) a

"

é

¶  _  s 1 l x$ í s  ± ú “ É r \  -t  C u – Ð ì  r o ÷ &“ ¦, (103) ~ ½ Ó

†

¾ Ó\ " f (n013) ~ ½ ӆ ¾ ÓÜ ¼– Ð ~ à Ì} Œ • $ í  © œ_  s 1 l x s  ) ‡6   x ) a  .

s

 Qô  Ç Ä º‚  ~ ½ ӆ ¾ Ó$ í _     o  H (013)~ ½ ӆ ¾ Ó`  ¦   " f " é ¶   _

 Z  }“ É r s 1 l x$ í \  _ ô  Ç  כ s   [13].

Fig. 6(a)  H í ß –™ è ì  r· ú š 150 mTorr\ " f l ó ø Í “ : r • ¸\  ¦ 500, 600, Õ ªo “ ¦ 700 ^◦ C – Ð    or v  9 7 £ x‚ à Ìô  Ç Sr ₂ SiO 4

Fig. 7. Luminescence decay time of Sr 2 SiO 4 : Eu ³⁺ films grown at 150 mTorr with different substrate tempera- tures of 500, 600, and 700 ^◦ C.

: Eu ³⁺ ~ à Ì} Œ •_  + þ AF  g Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 `  ¦
 Í Ç xÜ ¼ 9, (b)  H + þ A F 

g [ jl ü < (103) x ß ¼\  @ /ô  Ç (013) x ß ¼_  [ jl q Ö  ¦ õ  _

  © œ› ' a› ' a > \  ¦
 Í Ç x . 7 £ x‚ Ã Ì “ : r • ¸ 500 ^◦ C \ " f 600

◦ C – Ð 7 £ x † < Ê\     ~ à Ì} Œ •_  + þ AF  g y © œ• ¸  H 7 £ x  % i Ü ¼ 9, 600 ^◦ C \ " f 700 ^◦ C – Ð 7 £ x † < Ê\     ~ à Ì} Œ •_  + þ AF  g y © œ• ¸



 H  r  y Œ ™™ è % i  . Å Ò band[ þ t_  x ß ¼ 0 Au ü < ì ø Íu ; Ÿ ¤“ É r l

ó ø Í “ : r • ¸_     o\  › ' a > \ O s  { 9 & ñ % i Ü ¼ 9, 565 nm \ 

"

f 670 nm V , “ É r   © œ % i % i \    5 g µ 1 ÏF  g`  ¦ ˜ Ð% i Ü ¼ 9 Y > 

>

h_  µ 1 ÏF  g { [ þ t s    5 g4 R" f ½ ¨$ í ÷ &# Qf ” `  ¦ · ú ˜ à º e ” % 3  .

(b) \ " f  H ± ú “ É r “ : r • ¸\ " f  H (103) ~ ½ ӆ ¾ Ó$ í `  ¦ t   “ : r

•

¸ 7 £ x ½ + Éà º2 Ÿ ¤ (013) ~ ½ ӆ ¾ Ó$ í `  ¦ f ” `  ¦ · ú ˜ à º e ” Ü ¼ 9, l

ó ø Í “ : r • ¸ 600 ^◦ C \ " f  © œ Z  }“ É r (013) ~ ½ ӆ ¾ Ó$ í `  ¦ f ” `  ¦

·

ú ˜ à º e ”  .

Fig. 7“ É r z  ´“ : r \ " f 8 £ ¤& ñ ô  Ç Sr 2 SiO 4 : Eu ³⁺ ~ à Ì} Œ •_  l  ó

ø Í “ : r • ¸_     o\    É r Eu ³⁺ s “ : r_  + þ AF  g à º" î s  . + þ AF  g Ã

º" î “ É r l ó ø Í “ : r • ¸ 500, 600, Õ ªo “ ¦ 700 ^◦ C \     y Œ •y Œ • 758, 621, Õ ªo “ ¦ 640 µs– Ð
 z Œ ¤Ü ¼ 9, l ó ø Í “ : r • ¸_    

 o\    " f q 5 p wô  Ç  ⠆ ¾ Ó$ í `  ¦ ˜ Ð% i  . l ó ø Í “ : r • ¸ 600

◦ C{ 9   â Ä º\  ~ à Ì} Œ •_  + þ AF  g y © œ• ¸  H  © œ ß ¼> 
 M ® o Ü ¼ 9, + þ

AF  g à º" î “ É r  © œ  ú ª“ É r  כ Ü ¼– Ð
 z Œ ¤ .

IV. + s Ç Â ] Ø

Sr 2 SiO 4 : Eu ³⁺ ~ à Ì} Œ • + þ AF  g ^ ‰\  ¦ Al 2 O 3 (0001) l ó ø Í 0 A

\

 pulsed laser deposition ~ ½ ÓZ O `  ¦ s 6   x # Œ 7 £ x‚ Ã Ì % i  .

 

õ \ " f · ú ˜ à º e ” 1 p w s  Al 2 O 3 (0001) l ó ø ͓ É r “ ¦¾ ¡ §| 9 _  Sr 2 SiO 4 : Eu ³⁺ ~ à Ì} Œ •_  ] j Œ •\  l @ /÷ &  H l ó ø Ís  . ~ Ã Ì }

Œ

• + þ AF  g ^ ‰_    & ñ $ í õ  ³ ð€    } 9 l  x 9  + þ AF  g : £ ¤$ í “ É r l ó ø Í

“

: r • ¸, í ß –™ è ì  r· ú šõ  ° ú  “ É r 7 £ x‚ à ̛ ¸| \  Z  }“ É r _ ” > r$ í `  ¦ ”  



. Sr 2 SiO 4 : Eu ³⁺ ~ à Ì} Œ •“ É r 565 nm \ " f 670 nm  s _ 

V ,

“ É r   © œ % i % i \    5 g µ 1 ÏF  g`  ¦ ˜ Ð% i Ü ¼ 9, Y >  > h_  µ 1 ÏF  g {

[ þ t s    5 g4 R" f ½ ¨$ í ÷ &# Qf ” `  ¦ · ú ˜ à º e ” % 3  . ~ à Ì} Œ •_    

&

ñ $ í õ  ³ ð€    } 9 l  1 p x_  Ó ü t$ í “ É r 7 £ x‚ à ̛ ¸| [ þ t“   í ß –™ è ì  r

·

ú šõ  l ó ø Í “ : r • ¸_     o\      Ø Ô> 
 z Œ ¤Ü ¼ 9, ~ à Ì} Œ • _

 + þ AF  g y © œ• ¸  H   & ñ $ í , ³ ð€   + þ A © œ\  ´ ú §“ É r _ ” > r$ í `  ¦
 

Í Ç x . : £ ¤ y  l ó ø Í “ : r • ¸ 600 ^◦ C \ " f í ß –™ è ì  r· ú š`  ¦    o r

~  ´M : 150 mTorr\ " f   & ñ $ í _  † ¾ Ó © œõ   8  • 2 ; ³ ð€  `  ¦

t   H ~ à Ì} Œ •s  + þ A$ í ÷ &% 3 “ ¦, ~ à Ì} Œ •_  + þ AF  g y © œ• ¸_  7 £ x   H

>

h‚  ÷ &# Q”     & ñ $ í õ   8 & ”   ³ ð€    } 9 l – Ð “  ô  Ç µ 1 ÏÒ q t

 )

a y n C_  ? /Â Ò ì ø Í \ _ ô  Ç ’ < Hz  ´_  y Œ ™™ è\  l “   % i  . l  ó

ø Í “ : r • ¸ü < í ß –™ è ì  r· ú š`  ¦    or ( ” \    " f, ~ à Ì} Œ •_  + þ AF  g :

£

¤$ í , ³ ð€    } 9 l  Õ ªo “ ¦ + þ AF  g à º" î “ É r q 5 p wô  Ç  ⠆ ¾ Ó$ í `  ¦

˜

Ð% i  . Z  }“ É r µ 1 ßl \  ¦ t   H Sr 2 SiO 4 : Eu ³⁺ ~ à Ì} Œ •_  $ í



© œ“ É r ³ ðr ™ è  l Õ ü t \  6 £ x6   x| ¨ c 0 p x$ í s  e ” `  ¦  כ s  .

Y c

p w Š à U Ø ”  ô

[1] M. F. Yan, T. C. D. Huo and H. C. Ling, J. Elec- trochem. Soc. 134, 493 (1987).

[2] C. R. Ronda and B. M. J. Smets, J. Electrochem.

Soc. 136, 570 (1989).

[3] L. E. Shea, J. McKittrick and O. A. Lopez, J. Am.

Ceram. Soc. 79, 3257 (1996).

[4] D. Ravichandran, R. Roy and W. B. White, J.

Mater. Res. 12, 819 (1997).

[5] S. Oshio, K. Kitamura, T. Shigeta, S. Horii, T. Mat- suoka, S. Tanaka and T. Kanda, J. Electrochem.

Soc. 146, 392 (1999).

[6] J. M. Ropp, The chemistry of Artificial Lighting Device: Lamps, Phosphors and Cathode Ray Tubes (Elservier, New York, 1993).

[7] S. H. M. Poort, W. Janssen and G. Blasse, J. of Alloys and Compounds 260, 93 (1997).

[8] E. D. Bacce, A. M. Pires and M. R. Davolos, J. of Alloys and Compounds 344, 312 (2002).

[9] M.Catti, G. Gazzoni, G. Ivaldi and G. Zanini, Acta Cryst. B 39, 674 (1983).

[10] B. Piriou, M. Richard-Plouet, J. Parmentier, F.

Ferey and S.Vilminot, J. Alloys Comp. 262, 450 (1997).

[11] G. Blasse and B. C. Grabmaier, Luminescent Mate- rials (Springer, Berlin, 1994).

[12] S. L. Jones, D. Kumar, R. K. Singh and P. H. Hol- loway, Appl. Phys. Lett. 71, 404 (1997).

[13] K. C. Misbra, J. K. Berkowitz, K. H. Johnson and

P. C. Schmidt, Phys. Rev. B 45, 10902 (1992)

Photoluminescence Characteristics of Sr 2 SiO 4 : Eu ³⁺ Thin Films Grown on Al ₂ O ₃ (0001) Substrates by Using Pulsed Laser Deposition

Hyun Kyoung Yang, Kyu Sung Shim and Jung Hyun Jeong Department of Physics, Pukyong National University, Busan 608-737

Jong Seong Bae

Basic Science Research Institute, Pukyung National University, Busan 608-737

Soung Soo Yi ^∗

Department of Photonics, Silla University, Busan 617-736 (Received 29 August 2005)

Sr

SiO

: Eu

thin films were grown on Al

O

(0001) substrates by using pulsed laser depo- sition at various oxygen pressures and substrate temperatures. The crystallinity and the surface morphology of the films were investigated using X-ray diffraction and atomic force microscope, re- spectively. The crystallinity and the surface roughness of the films were highly dependent on the deposition conditions. The photoluminescence (PL) spectra were measured at room temperature by using a luminescence spectrometer and the excitation caused by a broadband incoherent ultraviolet light source with a dominant excitation wavelength of 254 nm. The luminescence decay time wes measured using a Nd : YAG laser [4th harmonic generation, 5 ns, 10 Hz, 266 nm] and was highly dependent on the photoluminescence properties. The PL spectra exhibited a broad-band emission extending from 565 to 670 nm and appeared to be composed of several overlapping emission bands.

The PL peaks were located at 582, 597, and 620 nm and the PL intensity increased with increasing oxygen pressure and reached a maximum at 150 mTorr. This phosphor is promising for applications in flat panel displays.

PACS numbers: 78.55.-m, 78.20.-e

Keywords: Sr

SiO

: Eu

, Phosphor thin film, Pulsed laser deposition

∗

E-mail: [email protected]