【科研速递】材料学部功能晶体材料创新团队在近红外荧光研究领域取得进展

  随着科技的进步，近红外（NIR）光在生物医学成像、光通信和夜视技术等领域中的应用越来越广泛。然而，现有的近红外荧光粉在波长范围和效率上仍存在局限性，尤其在近红外二区（900-1700 nm）的荧光粉研究相对较少。这一领域的研究空白不仅限制了相关技术的进一步发展，也阻碍了高性能近红外发光二极管（pc-NIR-LEDs）的实现。因此，开发新型、高效的近红外二区荧光粉成为当前研究的热点。Cr3+离子在弱晶体场基质中呈宽带可调近红外发射，且其可见光区的宽吸收带能很好匹配蓝光或红光芯片激发，同时在发光效率和热稳定性方面相对有明显优势。因此，Cr3+激活荧光粉成为构建pc-NIR-LEDs的主流方案，也是近年来LED用光转换材料的研究热点之一。

在氮气和空气中制备的0.9%Cr³⁺掺杂SrLaGa₃O₇荧光粉

在450和610 nm波长光激发下的发射光谱

材料学部功能晶体材料创新团队团队提出了一种新型Cr³⁺掺杂的SrLaGa₃O₇近红外二区荧光粉。通过将Cr³⁺替代SrLaGa₃O₇中四配位Ga³⁺，合成了具有宽带发射特性的SrLaGa₃O₇:Cr³⁺近红外二区荧光粉。合成的SrLaGa₃O₇:0.9%Cr³⁺荧光粉的半峰全宽(FWHM)、峰波长、内量子效率(IQE)和热活化能(ΔE)分别为194 nm、1167 nm、76.12%和0.269 eV。Sc³⁺取代Ga³⁺增强了SrLaGa₃O₇:Cr³⁺荧光粉的发光性能，0.9%Cr³⁺/3%Sc³⁺共掺杂的SrLaGa₃O₇荧光粉的峰值波长为1208 nm, IQE为92.78%，ΔE为0.285 eV。此外，在空气中烧结过程诱导Cr³⁺向Cr⁴⁺转变，形成SrLaGa₃O₇:0.9%Cr⁴⁺荧光粉，其峰值波长为1270 nm，频宽为305 nm。并对0.9%Cr³⁺/3%Sc³⁺共掺SrLaGa₃O₇荧光粉在pc-NIR-LED中的潜在应用进行了评价。

上述成果以“Broadband NIR-Ⅱ emission generated by tetrahedral Cr³⁺/Cr⁴⁺ in SrLaGa₃O₇”为题，近期发表在国际知名期刊《Laser & Photonics Reviews》上。材料学部2023级硕士研究生沈晓娜为文章第一作者，功能晶体材料创新团队杨玉国副研究员和王旭平研究员为文章通讯作者。

该工作得到了国家自然科学基金项目，山东省泰山学者计划、山东省自然科学基金项目和齐鲁工业大学（山东省科学院）科教产项目的支持。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/lpor.202401212