携帯型近赤外分光器向けのコンパクト光源の緊急需要に対応し、蛍光体変換型発光ダイオード（pc-LED）が大きな可能性を示している。中でもCr³⁺活性化近赤外蛍光体は高効率かつ波長調整性に優れ、非常に競争力のある材料体系とみなされている。しかし、現在報告されているCr³⁺活性化近赤外蛍光体は、半値全幅（FWHM）が狭く（FWHM<150 nm）、発光波長が短い（λ_em<750 nm）問題がある。本研究では［Na⁺-Ge⁴⁺］共置換戦略により、新規ガーネット構造近赤外蛍光体Na₂Lu₂Ga₄GeO₁₂∶Cr³⁺（NLGG∶Cr³⁺）を設計・合成した。468 nmの青色光励起下で、最適化されたNLGG∶0.08Cr³⁺試料は780 nmにピークを持ち、600〜1100 nmをカバーする広帯域発光を示し、そのFWHMは196 nm、内部・外部量子効率（IQE、EQE）はそれぞれ56％、22％であった。スペクトル解析および結晶場計算により、広帯域発光は単一かつ中程度の結晶場強度を持つGa³⁺格子位置を占有するCr³⁺に起因することが確認された。Cr³⁺濃度を調整することで、発光ピーク742〜790 nm、FWHM 182〜196 nmの連続的な調整が可能であった。この蛍光体と青色LEDチップを用いてNIR pc-LEDデバイスを作製し、生体医療イメージング、夜間視覚、非破壊検査への応用可能性を示した。

近赤外蛍光体;広帯域発光;Cr³⁺ドーピング;NIR pc-LED