近日，我校稀土学院稀土发光材料及器件研究所叶信宇教授和黄得财副研究员在稀土发光材料领域取得重要研究成果，成果以“Near-Unity Internal Quantum Efficiency and High Thermal Stability of Sr3MgGe5O14: Cr3+ Phosphor for Plant Growth”为题公开发表在光学领域权威期刊《Laser & Photonics Reviews》（一区Top，影响因子9.8）。论文第一作者为2022级博士研究生林秋明，通讯作者为叶信宇教授和黄得财副研究员。

图1 期刊论文首页

近红外荧光粉转换发光二极管（NIR pc-LED）被认为是食品分析、植物生长、生物成像、夜视等领域最有前途的光源之一。Cr3+激活的近红外荧光粉因其在近红外pc-LED中具有优异的光致发光性能而受到越来越多的关注。然而，它们大多存在热稳定性差或效率低的问题，限制了它们的大规模应用。

叶信宇教授课题组制备了一种新型Sr3MgGe5O14: Cr3+ (SMGO: Cr3+)近红外荧光粉，该荧光粉具有650 ~ 1000 nm的宽带近红外发射特性，峰值位于735 nm。SMGO: 0.005Cr3+荧光粉具有近乎100%的内部量子效率（99.4%）和优异的热猝灭性能（I423 K/I298 K = 86%）。第一原理理论计算表明，Cr3+离子优先占据SMGO主体内高掺杂浓度的[Ge2/MgO4]和[Ge3O4]位点，解释了浓度猝灭机制。

图2  (a) NIR pc-LED在不同驱动电流下的电致发光光谱，插图分别是制备好的pc-LED、点亮后的pc-LED以及透过光学滤波片后的点亮pc-LED的照片；(b) NIR pc-LED的输出功率和光电效率随驱动电流变化；(c) 是NIR pc-LED的EL强度随持续时间的变化；(d) 是SMGO: 0.005Cr3+和植物生长所需Pfr的光谱。

结合SMGO: 0.005Cr3+荧光粉和445 nm蓝光LED芯片制备了近红外pc-LED，在300 mA下近红外输出功率为140.5 mW，光电转换效率为15.5%。

图3  (a)-(d) 使用 NIR pc-LED光源测量的CuCl2、NiCl2、ZnCl2和FeCl3水溶液在不同浓度下的透射光谱；(e)-(h)  Cu2+、Ni2+、Zn2+和Fe3+浓度c与lg(I0/I)之间的关系图。

此外，介绍了其在植物生长和几种离子检测中的潜在应用，说明了其在植物生长领域中的应用前景。

稀土发光材料及器件研究所叶信宇研究团队围绕宽带近红外发光材料及器件应用方向开展了一系列研究工作，在Inorganic Chemistry, Advanced Optical Materials, Inorganic Chemistry Frontiers等SCI期刊上发表论文20余篇，获得同行一致好评，并长期与企业保持合作开发。

论文链接：https://doi.org/10.1002/lpor.202402047

(文/黄得财 图/黄得财 编辑/杨谨忆）