近红外光对人眼不可见,但是因为其穿透性强、非破坏性、低热效应以及独特的光生物调节作用而被广泛应用于遥控装置、自动设备传感装置、地形测绘、眼控、虹膜识别、红外光谱检测、生物光学成像以及治疗等方面,近红外光的运用使人们的生活变得更便捷和健康。铬离子作为理想的近红外发光中心离子,其发光易受晶体场作用从而表现出可调谐的近红外发射。但是目前基于铬离子发光材料的研究集中于用于生物成像的窄带近红外发射的长余辉性能,将其作为近红外光源的研究较少。新兴的近红外应用迫切需要宽带发射近红外光源的开发。本文系统阐述了宽带近红外光源的最新应用领域以及相关的研究进展,明确了铬掺杂的宽带近红外荧光粉在近红外荧光粉转换的LED中的应用前景。运用晶体场理论,阳离子调控、格位占据、晶体结构推导等理论设计合成了三种铬离子宽带近红外发光材料并分析了发光机理,解决了铬掺杂宽带近红外荧光粉机理研究中的价态问题、格位占据问题、性能调控问题,为开发高效的铬离子掺杂宽带近红外发光材料的开发提供了新思路。具体研究结果如下:一、设计合成了Sr Ga₄O₇:Cr发光材料,采用Sr Ga₄O₇作为基质材料,Sr Ga₄O₇为黄长石型化合物,晶格内无八面体格位存在,经过铬离子掺杂观测到比在传统镓酸盐荧光粉中更宽的发射带,发射波段从650 nm到1200 nm,半高宽约为140nm,内量子效率为46%,该荧光粉独特的宽带发射来源于Cr³⁺离子在八面体位点的⁴T₂-⁴A₂跃迁。八面体是来源于Cr³⁺离子取代四面体格位的Ga³⁺离子引起的多面体转变。通过引入Ca²⁺离子进行阳离子调控,Sr Ga₄O₇:Cr的发光性能得以调控。首次在荧光粉中实现了Cr⁴⁺离子的1200nm到1700nm,半高宽大约215nm的宽带近红外跃迁。Cr³⁺离子与Cr⁴⁺离子发射共存,为宽带近红外荧光粉的开发提供了新思路。二、设计合成了K₂Ga₂Sn₆O₁₆:Cr发光材料,该基质为锰钡矿结构,Ga离子与Sn⁴⁺离子共同占据八面体格位为Cr³⁺离子的掺入以及发光提供了结构条件,Sn⁴⁺离子为Cr³⁺离子的宽带发射提供了合适的晶体场环境,实现了发射波段从650nm到1200nm,半高宽大约210nm的宽带近红外发射。通过Gd³⁺离子的引入,破坏了晶格局域对称性,使发射强度增加三倍,内量子效率从34%增长到48%,为开发更高效的Cr³⁺离子掺杂的宽带近红外源提供了一种新的思路。三、设计合成了Li_1.6Zn_1.6Sn_2.8O₈:Cr发光材料,该基质为斜方锰矿结构,该基质晶格为Cr³⁺离子提供了两种畸变八面体格位,实现了发射波段从650nm到1200nm,内量子产率为54%,半高宽为大约200nm的宽带发射,宽带发射来源于Cr³⁺离子占据两种格位的发射叠加形成了宽带发射。Al³⁺离子的引入实现了阳离子调控,使晶体场强度增加,增加了能级劈裂,使Li_1.6Zn_1.6Sn_2.8O₈:Cr的光谱半高宽从190nm增加了到230nm,为扩宽的Cr³⁺离子掺杂的宽带近红外发射提供了一种新的方法。