新型石榴石结构近红外长余辉荧光粉CaGd2Ga4GeO12:Cr3+的发光机理与多功能应用研究

（编辑推荐）本研究通过高温固相法成功合成新型近红外长余辉材料（NIR LPPs）CaGd2Ga4GeO12:Cr3+，其具有162 nm超宽发射半峰宽和12小时余辉时长。通过系统分析晶体结构、陷阱分布及Cr3+的4T2→4A2宽带发射特性，揭示了石榴石基质在生物成像和信息加密领域的应用潜力。

　　

Highlight

荧光粉制备

采用高温固相法合成Cr³⁺掺杂CaGd₂Ga₄GeO₁₂（CGGG）荧光粉。将CaCO₃、Gd₂O₃、Ga₂O₃、GeO₂和Cr₂O₃按化学计量比混合研磨，经1173 K预烧6小时后，在空气气氛中1550 K烧结12小时，最终获得红色块状样品。

晶体结构与物相表征

图1a显示CGGG:x at%Cr³⁺（x=0.1-4）的XRD图谱与标准卡片Gd₃Ga₅O₁₂（PDF#04-002-2320）完全匹配。随着Cr³⁺掺杂量增加，衍射峰位无显著偏移，表明Cr³⁺成功取代Ga³⁺位点且未引起晶格畸变。

结论

本研究开发的新型近红外长余辉荧光粉CGGG:Cr³⁺展现出宽带近红外发射和超长余辉特性。在蓝光激发下，Cr³⁺同时产生⁴T₂→⁴A₂宽带发射（650-1600 nm）和²E→⁴A₂窄带发射（~700 nm），其热释光曲线分析证实材料中存在适合的陷阱能级分布。该材料在生物医学成像和光学防伪领域具有重要应用价值。

（注：翻译部分严格保留专业术语如NIR LPPs、XRD等英文缩写，并使用^{/_{标签规范上下标格式，未包含文献引用标识）}}