В связи с острой необходимостью компактного источника света для переносного ближнеинфракрасного спектрометра, фосфорный светодиод с преобразованием порошков (pc-LED) демонстрирует огромный потенциал. Фосфор, активированный Cr³⁺, для ближнего ИК-диапазона считается конкурентоспособным материалом благодаря высокой эффективности и настраиваемой длине волны. Однако существующие Cr³⁺-активированные ближне ИК-фосфоры имеют узкую ширину на полувысоте (FWHM<150 нм) и короткую длину волны излучения (λ_em<750 нм). В данном исследовании с использованием стратегии совместной замены [Na⁺-Ge⁴⁺] был разработан и синтезирован новый ближне ИК-фосфор с гранатовой структурой Na₂Lu₂Ga₄GeO₁₂∶Cr³⁺ (NLGG∶Cr³⁺). При возбуждении синим светом 468 нм оптимизированный образец NLGG∶0.08Cr³⁺ показывает широкополосное излучение с пиком на 780 нм, охватывающее диапазон 600~1100 нм, с FWHM 196 нм, внутренней и внешней квантовой эффективностью (IQE, EQE) соответственно 56% и 22%. Спектральный анализ и расчет кристаллического поля подтверждают, что широкополосное излучение обусловлено Cr³⁺, занимающим единственную позицию Ga³⁺ с умеренной силой кристаллического поля. Регулируя концентрацию Cr³⁺, можно добиться непрерывной настройки пика излучения от 742 до 790 нм и FWHM от 182 до 196 нм. На основе этого фосфора и синего светодиодного чипа был изготовлен NIR pc-LED, демонстрирующий потенциал для применений в биомедицинской визуализации, ночном видении и безразрушительном контроле.

Ближне ИК-фосфор;широкополосное излучение;легирование Cr³⁺;NIR pc-LED