近红外光谱检测技术主要利用700-1100nm的短波近红外光对C-H、O-H、N-H基团的不同响应，来识别样品中的不同成分。近红外光对食品、生物组织等有机物具有良好的穿透性，在检测时不会破坏有机物的结构，所以近红外光谱检测技术能够克服传统检测方法的不足，做到快速，无损的地检测有机物。最近，人们试图将这项技术与智能手机等小型设备相结合，以达到方便、快速检测的目的。在这种结合中，光源的选择是一个关键问题。与钨丝灯和卤素灯相比，发光二极管（LED）具有体积小、寿命长、成本低等一系列优点，非常适用于小型器件。然而，因为LED芯片发射波段窄，限制了其应用。
　　为了解决这一问题，人们研制了宽带荧光粉转换LED（pc-LED）。目前的研究表明，使用蓝光激发比紫外线激发效率更高，并且蓝色芯片相对廉价。所以，制备出能受蓝光激发得到近红外发射的荧光粉是目前亟待解决的问题。
　　本文采用高温固相法成功的制备以石榴石Ca3Sc2Si3O12（CSSG）为基质，掺杂Cr3+为发光中心的近红外发光材料，并且对材料的晶体结构、发光特性、量子效率、荧光寿命、热稳定性以及Cr3+的价态进行了表征，在对材料优化后，其发光性能也得到了很大提升，详细的研究内容如下：
　　1.通过高温固相法在空气中制备了CSSG:Cr3+近红外发光材料。在CSSG基质中的Cr3+具有将蓝光转换为宽带近红外发射的能力。由于电子-声子耦合（EPC），Cr3+的发光与温度密切相关。通过对77-573K的温度依赖性光致发光和扫描电子显微镜下的阴极射线发光的测量，首次揭示了Cr3+在CSSG中的EPC效应。Cr3+在CSSG中占据了Sc3+的格位，在CSSG中处在一个弱的晶体场环境中，而在700-900nm处出现了一个宽带近红外发射，这是来自于Cr3+的4T2g→4A2g跃迁。在~713nm处观察到4T2能级的零声子线（ZPL），其振动能约为310cm-1，强的EPC效应导致更大的Stokes位移（~2900cm-1）。另外，估算了Huang-Rhys参数（S=4）、晶体场强（Dq/B）和Racah参数（B,C）。
　　2.通过高温固相法在CO还原气氛中制备出了CSSG:Cr3+，并且在烧结时添加了助熔剂，对样品测试结果表明晶体结构，发光特性，量子效率以及热稳定性方面都有很大提升，并且利用最佳样品与蓝光LED芯片结合，制作出pc-NIR LED。为了获得优异的近红外荧光粉，我们提出了一种提高晶体结晶度、改变微形貌和保持Cr3+在CSSG石榴石中的价态的方法。通过在还原气氛中添加助熔剂进行煅烧，与未优化的样品相比，内部量子效率（IQE）提高到92.3%。优化后的CSSG:6%Cr3+表现出优异的热稳定性，在150℃时，近红外发射强度可以保持为室温的97.4%。制成的pc-NIR LED器件在520mA的电流驱动下发出109.9mW的较高的光功率。本优化实验制备的荧光粉和pc-NIR LED的发光性能是目前所有报道中最好的。最后对优化机理进行了研究，并介绍了pc-NIR LED的应用。