고온 고상법을 이용해 일련의 ZnGa₂O₄∶xCr³⁺，yMgF₂ 형광체를 합성하고 이들의 상 구조와 발광 특성을 연구하였다. 결과에 따르면 MgF₂ 도핑 시 주된 역할을 하는 것은 F 이온이며, F/O 음이온 치환은 국부적으로 다른 ［CrO₆］와 ［Cr（O，F）₆］ 발광 중심을 형성하여 ZnGa₂O₄∶Cr³⁺ 발광 스펙트럼을 현저히 확장시켰다. 또한 Cr³⁺ 농도를 증가시켜 발광 스펙트럼이 지속적으로 적색으로 이동하여 689~900 nm 파장 대역에서 조절 가능한 발광을 실현하였다; 안정 및 순간 상태 분광 분석 결과, 스펙트럼 피크의 큰 적색 이동은 서로 다른 Cr³⁺ 발광 중심 간 에너지 전달에서 기인함을 나타냈다. 최적화된 시료 ZnGa₂O₄∶0.1Cr³⁺，0.2MgF₂ (ZMGOF∶0.1Cr³⁺)는 블루라이트 여기 하에 700~1 200 nm 대역을 커버하는 광대역 근적외선 방출과 피크 파장 885 nm, 반치폭 215 nm를 나타내며, 우수한 발광 효율과 열 안정성을 가지고 있다. 내부 및 외부 양자 효율은 각각 92.3%와 48.1%이며, 100 ℃에서 강도 유지율은 약 89.6%이다. ZMGOF∶0.1Cr³⁺ 형광체를 패키징한 LED 장치는 100 mA 전류 구동 시 약 34.5 mW의 근적외선 출력 광 파워와 약 12.3%의 에너지 변환 효율을 보였다.

형광체;LED;근적외선;Cr³⁺ 활성화;음이온 치환