Nahinfrarot-Phosphor ist ein Schlüsselmaterial zur Realisierung effizienter fluoreszenzkonvertierender LED-Lichtquellen (pc-LED). Die Entwicklung von Nahinfrarot-Phosphoren mit längeren Emissionswellenlängen, breiteren Emissionsbandbreiten und leicht einstellbaren Spektren stellt jedoch weiterhin eine große Herausforderung dar. In dieser Studie wurde mittels Festphasensynthese bei hoher Temperatur eine Reihe von Cr³⁺-dotierten Aluminium/Silizium-Mullit-Phosphoren mit Festlösungseigenschaften (Al_4+2zSi_2-2zO_10-z∶Cr³⁺) synthetisiert. Die Lumineszenzeigenschaften von Cr³⁺ an oktaedrischen [CrO₆] und tetraedrischen [CrO₄] Gitterplätzen wurden untersucht, und durch Konzentrationskontrolle wurden spektrale Verschiebungen und Bandverbreiterungen erreicht. Durch Anpassung des Aluminium/Silizium-Verhältnisses kann das Spektrum kontrolliert werden. Durch weitere Einstellung der Cr³⁺-Dotierkonzentration wurde eine Konzentrationslöschung der oktaedrischen Emission infolge eines Ionenaustauschs zwischen Aktivatorionen beobachtet, was zu einer signifikanten Rotverschiebung des Spektrums mit zunehmender Dotierkonzentration (785→850 nm) führt. Bei 405 nm Anregung deckt das optimierte 1.6/1-Mullit∶Cr³⁺-Probe ein Emissionsspektrum im Bereich von 695~950 nm ab, mit einer Halbwertsbreite (FWHM) von bis zu 190 nm. Diese Emission stammt von den Übergängen ⁴T_2g→⁴A₂ und ²E_g→⁴A_2g des Cr³⁺ im intermediären oktaedrischen Kristallfeld (D_q/B=2.3) sowie vom Übergang ⁴T_2g→⁴T_1g des Cr³⁺ im schwachen tetraedrischen Kristallfeld (D_q/B=1.02). Darüber hinaus behält der Phosphor bei 423 K noch 63 % der Raumtemperatur-Emissionsintensität bei, und die innere sowie äußere Quantenausbeute erreichen 53 % bzw. 24 %, was darauf hinweist, dass dieses Material ein breitbandiger nahinfraroter Phosphor mit Anwendungspotenzial ist.

Cr³⁺-Dotierung;Nahinfrarot-Phosphor;Kristallfeld;Nahinfrarot-LED