本文采用高温固相法,合成了Mg3Y2Ge3O12:x Cr3+、Mg3Y2Ge3O12:0.03Cr3+,y Bi3+以及(Mg1-z Lnz)3Y2Ge3O12:0.03Cr3+(Ln=Zn,Ca)一系列近红外荧光粉。通过引入敏化剂、调控基质组分等手段改善样品的近红外发光特性。利用X射线衍射图谱、瞬态/稳态荧光光谱、热释光谱、余辉衰减曲线等表征手段对样品的性能进行了研究,得到了超宽近红外发射LED,同时样品具有良好的余辉特性。结果如下:(1)采用高温固相法合成了以Cr3+离子为激活剂,Mg3Y2Ge3O12为基质的近红外宽谱发射荧光粉材料。系统的研究了基质Mg3Y2Ge3O12的基本结构及相关性质,同时对样品Mg3Y2Ge3O12:x Cr3+的晶体结构、发光特性、激活离子占位、结晶性、粒度分析、晶体场环境变化等进行了研究。首先通过X射线光电子能谱分析确定了Cr在基质中的价态为正三价。然后以Mg3Y2Ge3O12为初始结构,通过Rietveld结构精修对Cr3+离子在基质Mg3Y2Ge3O12中的占位情况进行了详细研究。Mg3Y2Ge3O12:x Cr3+在波长为436 nm光的激发下可以获得650 nm-1200 nm的近红外宽谱发射(4T2→4A2)。随着Cr3+离子浓度的增加光谱持续红移、半峰宽持续拓宽。基于Cr3+离子格位分析,通过增加Cr3+离子浓度调控晶体场强度并构造新的发光中心,进而改善其发光性能。从实验结果中可以得到,随着Cr3+浓度增大,Cr3+离子的发光强度出现了二次增强,且光谱主峰红移至811 nm,光谱半峰宽拓宽至226 nm。通过结构分析,将其归因于Mg2+与Ge4+产生了阳离子反转,出现了新的发光中心。最后结合广泛应用的蓝光LED芯片Ga N以及样品Mg3Y2Ge3O12:0.40Cr3+封装成近红外LED,其半峰宽可达到260 nm,光电效率和光功率分别约为6.6%和5.9 m W。(2)选择Bi3+离子作为敏化剂,采用高温固相法合成了Mg3Y2Ge3O12:y Bi3+和Mg3Y2Ge3O12:0.03Cr3+,y Bi3+一系列荧光粉材料。首先,通过XRD图谱、荧光光谱分析了在样品Mg3Y2Ge3O12:y Bi3+中Bi3+离子的占位情况以及发光特性。通过计算分析了Bi3+离子的电子跃迁分别来自1S0→3P1、1S0→1P1和金属-金属电荷转移(MMCT)。在样品Mg3Y2Ge3O12:0.03Cr3+,y Bi3+中引入Bi3+离子作为敏化剂,通过XRD图谱、荧光光谱、寿命衰减曲线、热释光谱以及余辉特性分析了样品的发光特性。随着Bi3+离子浓度的增加,Bi3+离子向Cr3+离子能量传递越来越明显,从而提高了Cr3+离子的发光强度。由于随着Bi3+离子的引入,形成了缺陷Bi Mg˙,同时Bi3+可以俘获电子形成电子陷阱Bi2+(Bi3++e-)。Bi Mg˙和Bi2+(Bi3++e-)都可以在紫外灯(254 nm)辐照下储存电子。样品在紫外灯辐照后会产生余辉发光现象,余辉时间可以达到5400 s。因此,共掺敏化剂Bi3+可以有效提高近红外发光强度并使材料获得余辉特性。(3)为了进一步改善样品的发光特性,采用了调控基质组分的方式进行实验。通过高温固相法合成了样品(Mg1-x Lnz)3Y2Ge3O12:0.03Cr3+(Ln=Zn,Ca)。通过XRD结构精修、荧光光谱、寿命、缺陷、余辉等分析了Zn/Ca的引入对Cr3+离子发光性能的影响。随着Zn的含量的增多导致Cr3+离子发光强度增强同时光谱红移(776 nm→830 nm)、半峰宽展宽(189 nm→227 nm),样品的余辉时间可以达到4000 s;随着Ca含量的增加,Cr3+的发光强度出现了明显的增强,其增幅要优于Zn对基质的调控,同时光谱蓝移(776 nm→753 nm)、半峰宽变窄(189 nm→136 nm),其余辉时间可以达到4小时。通过计算分别得到样品(Mg1-z Znz)3Y2Ge3O12:0.03Cr3+中的陷阱深度为0.23 e V,样品(Mg1-z Caz)3Y2Ge3O12:0.03Cr3+中陷阱深度0.67 e V。