Submicron-sized CeO2:Er3+/Yb3+ upconversion phosphor particles were synthesized by spray pyrolysis, and their luminescent properties were characterized by changing the concentration of Er3+ and Yb3+. CeO2:Er3+/Yb3+ showed an intense green and red emission due to the 4S3/2 or 2H11/2 → 4I15/2 and 4F9/2 → 4I15/2 transition of Er3+ ions, respectively. In terms of the emission intensity, the optimal concentrations of Er and Yb were 1.0 % and 2.0%, respectively, and the concentration quenching was found to occur via the dipole-dipole interaction. Upconversion mechanism was discussed by using the dependency of emission intensities on pumping powers and considering the dominant depletion processes of intermediate energy levels for the red and green emission with changing the Er3+ concentration. An energy transfer from Yb3+ to Er3+ in CeO2 host was mainly involved in ground-state absorption (GSA), and non-radiative relaxation from 4I11/2 to 4I13/2 of Er3+ was accelerated by the Yb3+ co-doping. As a result, the Yb3+ co-doping led to greatly enhance the upconversion intensity with increasing ratios of the red to green emission. Finally, it is revealed that the upconversion emission is achieved by two photon processes in which the linear decay dominates the depletion of intermediate energy levels for green and red emissions for CeO2:Er3+/Yb3+ phosphor.

분무열분해법을 이용하여 서브 미크론 크기의 CeO2:Er3+/Yb3+ 상향 변환 형광체 입자를 합성하고 Er3+ 및 Yb3+ 농도 변화에 따른 발광특성을 조사하였다. 합성한 CeO2:Er3+/Yb3+는 Er3+ 활성이온의 4S3/2/2H11/2 → 4I15/2 및 4F9/2 → 4I15/2 전이 에 기인한 강한 녹색 및 적색 발광을 보였다. 가장 높은 발광을 보이는 활성제 농도는 Er = 1.0% 그리고 Yb = 2.0%이 며, 농도소광 현상은 쌍극자-쌍극자 상호작용을 통해 일어남이 확인되었다. 레이저 다이오드 여기 광 세기에 대한 발 광강도 의존성을 활성이온 농도에 따라 조사하였고, 발광 중간 에너지 레벨의 주 소멸과정을 고려하여 발광 메커니즘 을 조사하였다. Yb3+에서 Er3+으로 에너지 전달은 바닥 상태 흡수(ground state absorption, GSA)에 기여하고, Yb3+ 도핑 은 4I11/2 → 4I13/2 전이를 가속화시켜 적색/녹색 발광세기 비를 상승시킨다. 최종적으로 분무열분해법으로 제조된 CeO2:Er3+/Yb3+ 형광체의 발광은 선형 감쇠가 중간 에너지 레벨의 고갈을 지배하는 2 광자 프로세스에 의해 일어남을 확인하였다.