Angesichts des dringenden Bedarfs an kompakter Lichtquelle für tragbare Nahinfrarot-Spektrometer zeigt das phosphor-konvertierte Leuchtdioden (pc-LED)-System großes Potenzial. Das Cr³⁺-aktivierte Nahinfrarot-Phosphor wird aufgrund seiner hohen Effizienz und einstellbaren Wellenlängeneigenschaften als sehr wettbewerbsfähiges Materialsystem angesehen. Allerdings zeigen die berichteten Cr³⁺-aktivierten Nahinfrarot-Phosphore das Problem einer schmalen Halbwertsbreite (FWHM<150 nm) und kurzer Emissionswellenlänge (λ_em<750 nm). In dieser Studie wurde durch eine［Na⁺-Ge⁴⁺］Ko-Substitutionsstrategie ein neues Granatstruktur-Nahinfrarot-Phosphor Na₂Lu₂Ga₄GeO₁₂∶Cr³⁺ (NLGG∶Cr³⁺) entworfen und synthetisiert. Unter 468 nm-Blau-Licht-Anregung zeigt die optimierte NLGG∶0.08Cr³⁺-Probe eine Breitbandemission mit einem Peak bei 780 nm, abgedeckt von 600 bis 1100 nm, mit einer FWHM von 196 nm und inneren sowie äußeren Quanteneffizienzen (IQE, EQE) von 56 % bzw. 22 %. Spektralanalysen und Kristallfeldberechnungen bestätigten, dass die Breitbandemission von Cr³⁺ herrührt, das eine einzelne Position mit mittlerer Kristallfeldstärke des Ga³⁺-Gitterplatzes einnimmt. Durch Anpassung der Cr³⁺-Konzentration kann eine kontinuierliche Abstimmung des Emissionspeaks von 742 bis 790 nm und der FWHM von 182 bis 196 nm erreicht werden. Mit diesem Phosphor und einem blauen LED-Chip wurde ein NIR pc-LED-Gerät hergestellt, das ein potenzielles Anwendungspotenzial in der biomedizinischen Bildgebung, Nachtsicht und zerstörungsfreien Prüfung zeigt.

Nahinfrarot-Phosphor;Breitbandemission;Cr³⁺-Dotierung;NIR pc-LED