Cr3+-Cr3+离子对与晶体场调控在磁铅石型近红外荧光粉中的光谱应用研究

（编辑推荐）本研究通过高温固相法构建Cr3+-Cr3+离子对，实现BaAl12O19:Cr3+荧光粉发射半峰宽（FWHM）从18.5 nm拓展至93.7 nm，并采用Sr2+取代Ba2+的阳离子策略进一步将FWHM提升至123.78 nm，内量子效率（IQE）达76.2%。所制备的pc-LED器件在100 mA驱动下输出31.3 mW近红外光，光电效率15.3%，为生物成像与夜视监测提供高性能光源。

　　

Highlight

本研究系统探讨了Cr³⁺掺杂磁铅石型荧光粉的发光特性，通过高浓度Cr³⁺掺杂构建Cr³⁺-Cr³⁺离子对，利用其交换耦合作用拓展能级跃迁，使BaAl₁₂O₁₉:Cr³⁺的发射半峰宽（FWHM）从18.5 nm显著增至93.7 nm。

Section snippets

Experimental

采用高温固相法合成BaAl₁₂O₁₉:Cr³⁺及Ba/Sr固溶体荧光粉，使用BaCO₃、SrCO₃、Al₂O₃和Cr₂O₃为原料，经研磨混合后于还原气氛中烧结，最终获得高纯度样品。

Phase analysis

XRD显示所有样品均与标准卡片（PDF #26-0135）匹配，15°处微弱杂相峰（Figure S4）源于原料未完全反应。Rietveld精修证实Cr³⁺优先占据八面体位点，晶胞参数随Sr²⁺替代线性减小（Vegard定律）。

Conclusion

通过离子对工程与阳离子取代协同策略，成功将Ba_0.4Sr_0.6Al₁₂O₁₉:0.2Cr³⁺的FWHM优化至123.78 nm，IQE提升至76.2%，并保持优异热稳定性（I_373K/I_298K=77.3%）。所制备的NIR pc-LED在静脉成像与夜视应用中展现卓越性能。