高温固相法を用いて、ZnGa₂O₄∶xCr³⁺，yMgF₂の一連の蛍光体を作製し、その相構造と発光特性を調査した。結果は、MgF₂ドープにおいて支配的な役割を果たすのはFイオンであり、F/Oアニオンの置換により局所的に異なる［CrO₆］および［Cr（O，F）₆］発光中心が形成され、ZnGa₂O₄∶Cr³⁺の発光スペクトルが著しく広がることを示した。さらにCr³⁺濃度を増加させることで、発光スペクトルが連続的に赤方偏移し、689～900 nmの範囲でピーク波長が調整可能な発光を実現した。定常および遷移状態の分光分析により、スペクトルピークの大幅な赤方偏移は異なるCr³⁺発光中心間のエネルギー移動によることが示された。最適化したサンプル ZnGa₂O₄∶0.1Cr³⁺，0.2MgF₂（ZMGOF∶0.1Cr³⁺）は、青色励起下で700～1,200 nmの広帯域近赤外発光を示し、ピーク波長885 nm、半値全幅215 nmを持ち、優れた発光効率と熱安定性を有している。内部および外部量子効率は、それぞれ92.3％および48.1％であり、100 ℃での強度保持率は約89.6％である。ZMGOF∶0.1Cr³⁺蛍光体を封止したLED素子は、100 mA電流駆動下で近赤外光の出力光パワーが約34.5 mW、エネルギー変換効率が約12.3％であった。

蛍光体;LED;近赤外;Cr³⁺活性化;アニオン置換