具有优异热稳定性的宽带近红外荧光粉BaCa2MgSi2O8∶Cr3+制备及发光特性

王尚巍; 陈雪霞; 杨文佳; 时肖漫; 李万喜; 庞然

doi:10.3724/CJL.20260239

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具有优异热稳定性的宽带近红外荧光粉BaCa₂MgSi₂O₈∶Cr³⁺制备及发光特性

材料合成及性能 | 更新时间：2026-10-30

- 具有优异热稳定性的宽带近红外荧光粉BaCa₂MgSi₂O₈∶Cr³⁺制备及发光特性
  增强出版
- Preparation and Luminescence Properties of Broadband Near-infrared Phosphor BaCa₂MgSi₂O₈∶Cr³⁺ with Excellent Thermal Stability
- 发光学报 2026年47卷第10期页码：1862-1873
- 作者机构：
  
  1.晋中学院材料科学与工程系山西省新型多功能玻璃技术创新中心，山西晋中 030619
  2.中国科学院长春应用化学研究所稀土资源利用国家重点实验室，吉林长春 130022
- 作者简介：
  
  王尚巍（1995-），男，山西吕梁人，博士，讲师，2023年于南昌大学获得博士学位，主要从事稀土缺陷与光功能材料的研究。 E-mail： wangshangwei@jzxy.edu.cn
  陈雪霞（1996-），女，河南商丘人，博士，讲师，2025年于中国科学技术大学获得博士学位，主要从事稀土缺陷与光功能材料的研究。 E-mail： chenxuexia@jzxy.edu.cn
- 基金信息：
  
  山西省科学技术厅基础研究计划项目(202403021222338)
- DOI：10.3724/CJL.20260239
  中图分类号： O482.31
- CSTR：32170.14.CJL.20260239
- 收稿：2026-07-14，
  
  修回：2026-07-21，
  
  纸质出版：2026-10-25
- 稿件说明：
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王尚巍,陈雪霞,杨文佳等.具有优异热稳定性的宽带近红外荧光粉BaCa₂MgSi₂O₈∶Cr³⁺制备及发光特性[J].发光学报,2026,47(10):1862-1873. DOI: 10.3724/CJL.20260239. CSTR: 32170.14.CJL.20260239.

WANG Shangwei,CHEN Xuexia,YANG Wenjia,et al.Preparation and Luminescence Properties of Broadband Near-infrared Phosphor BaCa₂MgSi₂O₈∶Cr³⁺ with Excellent Thermal Stability[J].Chinese Journal of Luminescence,2026,47(10):1862-1873. DOI: 10.3724/CJL.20260239. CSTR: 32170.14.CJL.20260239.
王尚巍,陈雪霞,杨文佳等.具有优异热稳定性的宽带近红外荧光粉BaCa₂MgSi₂O₈∶Cr³⁺制备及发光特性[J].发光学报,2026,47(10):1862-1873. DOI: 10.3724/CJL.20260239. CSTR: 32170.14.CJL.20260239. DOI：

WANG Shangwei,CHEN Xuexia,YANG Wenjia,et al.Preparation and Luminescence Properties of Broadband Near-infrared Phosphor BaCa₂MgSi₂O₈∶Cr³⁺ with Excellent Thermal Stability[J].Chinese Journal of Luminescence,2026,47(10):1862-1873. DOI: 10.3724/CJL.20260239. CSTR: 32170.14.CJL.20260239. DOI：

摘要

现有Cr

掺杂近红外荧光粉普遍存在严重热猝灭缺陷，难以适配大功率近红外荧光粉转换型LED应用场景，而目前研究多侧重优化光谱与量子效率，缺少改善高温抗猝灭能力的系统性研究。本文筛选并制备具有高刚性晶格骨架的三方晶系BaCa

MgSi

（BCMS）硅酸盐荧光粉，通过多种表征手段综合探究材料晶体结构、发光特性、热稳定性及器件应用效果。测试结果显示，Cr

优先占据晶格六配位Mg

位点，存在单一发光中心，材料在蓝光激发下可产生发射峰值位于803 nm、覆盖650~1 000 nm宽波段近红外发射。得益于基质中SiO

四面体紧密束缚MgO

八面体形成稳固骨架，材料高温非辐射跃迁被显著抑制，423 K时发射强度仍可维持室温的90.84%，长时间高温工作发光无明显衰减。封装制成的近红外pc-LED器件输出光功率随驱动电流近似线性提升，整体工作特性良好。综上，该高刚性BCMS基荧光粉可有效改善传统铬基近红外材料热猝灭短板，在大

功率近红外固态光源、生物成像、无损检测等领域拥有广阔应用前景。

Abstract

Conventional Cr

-doped near-infrared （NIR） phosphors suffer from severe thermal quenching， which restricts their practical deployment in high-power NIR phosphor-converted light-emitting diodes （NIR pc-LEDs）. Most existing research merely focuses on optimizing spectral profiles and quantum efficiency， while systematic investigations on improving high-temperature anti-quenching performance remain scarce. In this work， we synthesized trigonal BaCa

MgSi

（BCMS） silicate phosphors featuring a highly rigid lattice framework. Multiple characterization techniques were adopted to comprehensively analyze the crystal structure， luminescence performance， thermal stability and device practicability of the as-prepared materials. Characterization results reveal that Cr

ions preferentially occupy the six-coordinated Mg

octahedral sites in the lattice， forming a single luminescent center. The phosphor exhibits broadband NIR emission covering 650-1 000 nm with an emission peak at 803 nm under blue light excitation. Benefiting from the rigid structural network constructed by compact ［MgO

］ octahedra constrained by surrounding ［SiO

］ tetrahedra in the host matrix， high-temperature nonradiative transitions are drastically suppressed. At 423 K， the luminescence intensity retains 90.84% of its room-temperature value， and no obvious luminous degradation is observed during prolonged high-temperature operation. The packaged NIR pc-LED device exhibits an approximately linear increase in output optical power with rising driving current， manifesting favorable overall operating performance. In summary， the highly rigid BCMS-based phosphor effectively alleviates the intrinsic thermal quenching drawback of traditional Cr³⁺-activated NIR materials， rendering it promising for extensive applications in high-power NIR solid-state light sources， biolog

ical imaging， nondestructive testing and other related fields.

关键词

Keywords

references

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