双站点协同调控策略实现了Cr3+激活石榴石荧光体的高性能近红外发光特性及无线通信应用

采用双重位点协同调控策略，合成Cr3+激活的garnet型近红外磷光体，实现宽带发光、高热稳定性和量子效率提升，并拓展至摩尔斯码加密和近红外pc-LED应用

　　

摘要

宽带近红外（NIR）荧光粉作为下一代智能NIR光源受到了广泛关注。然而，同时实现蓝光激发、长波长发射（>810 nm）以及高热稳定性和量子效率的协同优化仍然是一个关键挑战。在本研究中，成功采用了一种双位点协同调控策略，制备出了Cr³⁺激活的石榴石型NIR荧光粉[Ca_2+yGd_1-y]Zr₂[Al_3-yGe_y]O₁₂: 0.01Cr³⁺，实现了高性能的宽带NIR发光和多功能应用。A位点（Ca²⁺/Gd³⁺）和C位点（Al³⁺/Ge⁴⁺）的协同替换引发了多维调控，包括半高宽（FWHM）的增大（ΔFWHM = 35 nm/305 cm^?1）、发射峰的红移（47 nm）以及发光强度的增强（2.58倍）。[CrO₆]八面体的畸变是由于十二面体的膨胀和四面体的收缩引起的，结合电子顺磁共振（EPR）的变化，阐明了FWHM增大和发射峰红移的内在机制。这种双位点协同调控有效地拓宽了材料的带隙，同时显著提高了结构刚性，从而实现了优异的热稳定性（93.8%@423 K）。基于该荧光粉对酸性环境的差异响应特性，成功开发了一种基于莫尔斯码的加密系统。制备了一种近红外荧光粉转换的发光二极管（pc-LED），实现了无损检测、近红外成像、夜视以及稳定的无线光通信。本研究为开发高性能近红外荧光粉提供了一种创新的设计策略。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。