在蓝光激发下，Cr3+/Ni2+共掺杂的Y3Al3MgSiO12石榴石荧光体通过有效的能量转移产生超宽带短波红外辐射及其应用

《Inorganic Chemistry Frontiers》：Ultra-broadband shortwave infrared emission under blue light excitation of a Cr3+/Ni2+ co-doped Y3Al3MgSiO12 garnet phosphor through effective energy transfer and its applications

短波红外（SWIR）磷光体在蓝光激发下实现高效能量传递（η=91.6%），使SWIR发射强度提升10.45倍，并扩展至近红外-I至近红外-III波段（FWHM达185-311 nm），同时在强电子-声子耦合区域展现优异热稳定性。该材料体系通过Y?Al?MgSiO??:Cr3+/Ni2+共掺杂实现蓝光激发SWIR发射，为生物医学与非破坏检测提供新器件方案。

　　

短波红外（SWIR）磷光转换发光二极管（pc-LEDs）在生物医学和非破坏性应用中具有很大的潜力。然而，其发展受到缺乏高效、超宽带磷光体的限制，这些磷光体能够被低成本的蓝光LED激发。Cr3?激活的材料表现出较强的蓝光激发能力，但其发射主要局限于近红外-I（NIR-I）区域。相比之下，Ni2?具有实现SWIR发射的潜力，但在蓝光区域的吸收较弱。在本研究中，合成了Y?Al?MgSiO??:Ni2?和Y?Al?MgSiO??:Cr3?–Ni2?磷光体。与以往的研究相比，本研究中制备的Y?Al?MgSiO??:Cr3?–Ni2?磷光体在三个方面取得了显著进展：（1）实现了从Cr3?到Ni2?的高效能量转移（η = 91.6%），使得在438 nm蓝光激发下SWIR发射强度提高了10.45倍，并且最佳激发波长向蓝光区域移动；（2）该磷光体实现了从NIR-I到NIR-III区域的超宽带连续发射，其半高宽（FWHM）达到185 + 311 nm；（3）在通常电子-声子耦合强且热稳定性差的NIR-II–III区域，该磷光体表现出极高的热稳定性。通过分析晶体结构的刚性和Huang–Rhys因子（S），阐明了其背后的机制。进一步将这种磷光体与450 nm蓝光LED芯片集成，制备出了SWIR pc-LED器件，证实了其在隐蔽信息识别和非破坏性检测场景中的应用潜力。本研究不仅介绍了一种可通过蓝光激发的宽带SWIR发射材料系统，还为开发高效且热稳定的SWIR磷光体提供了一种新的策略。