Ni2+，Cr3+掺杂的镓锗酸盐基近红外长余辉材料的制备、性能和机理研究

Near-infrared emitting persistent phosphor becomes a hot research topic due to the potential applications in vivo bio-imaging, drug delivery and military security. This project focus on some of bottlenecks of near-infrared emitting persistent phosphor and look for novel near-infrared emitting persistent phosphor which can be suitable for vivo bio-imaging and military security by several ways like materials design, powder structure Rietveld refinement, exploration new synthesis methods, persistent luminescence characterization, trap characterization and so on. Through the analysis of the crystal structure, electron paramagnetic resonance, positron annihilation lifetime spectroscopy, thermoluminescence, to reveal the mechanism of near-infrared emitting persistent luminescence. The implementation of this project will contribute to the comprehension of trap level, charge carrier transport, and will promote the application of near-infrared emitting persistent luminescence in new field.

由于近红外长余辉材料在药物输运、生物活体成像和军事安保等方面的巨大应用潜力，近年来成为材料科学和固体发光领域的研究热点。本项目针对近红外材料应用和机理方面存在的关键科学问题，通过对Ni2+，Cr3+掺杂Cd(Ga2O4)x(GeO3)1-x材料进行设计、结构精修、模拟计算、合成方法探索、余辉性能表征、陷阱表征等手段，研究适用于生物和军事标记的新型近红外长余辉材料。通过研究该体系晶体结构、电子顺磁共振、正电子湮灭、热释光、吸收光谱、发射光谱、余辉光谱等，揭示近红外长余辉材料的余辉机理，并在该机理指导下开发新型长余辉材料。本项目的实施将加深不同激活离子能级和晶体结构缺陷的类型及填充状态的认识，加深对材料微观结构和载流子输运过程的理解，推动近红外长余辉材料在新型技术领域的广泛应用。

由于近红外长余辉材料在药物输运、生物活体成像和军事安保等方面的巨大应用潜力，近年来成为材料科学和固体发光领域的研究热点。本项目针对近红外材料应用和机理方面存在的关键科学问题，通过对Ni2+，Cr3+掺杂Cd(Ga2O4)x(GeO3)1-x材料进行设计、结构精修、模拟计算、合成方法探索、余辉性能表征、陷阱表征等手段，研究适用于生物和军事标记的新型近红外长余辉材料。通过研究该体系晶体结构、电子顺磁共振、正电子湮灭、热释光、吸收光谱、发射光谱、余辉光谱等，揭示近红外长余辉材料的余辉机理，并在该机理指导下开发新型长余辉材料。本项目的实施将加深不同激活离子能级和晶体结构缺陷的类型及填充状态的认识，加深对材料微观结构和载流子输运过程的理解，推动近红外长余辉材料在新型技术领域的广泛应用。.本项目针对上述关键问题，探究并成功制备了一系列新型长余辉材料。其中包括 1）近红外长余辉材料Na2CaGe5SiO14 (NCGSO):Cr3+, 发射范围覆盖第一生物窗口，余辉时间达到10h，且生物组织穿透性良好，是生物成像应用的潜力材料；同时，由于其余辉亮度与掺杂浓度的相关性，在信息加密及防伪领域也具有较大的前景。2）红色/近红外长余辉材料CaMgGe2O6:Mn2+,Sm3+，发射为归属于Mn2+的特征发射，在共掺Sm3+作为敏化剂后，陷阱浓度及深度得到大幅度优化，从而使材料拥有约3h的红色余辉，在余辉亮度和余辉时间上都超过了目前的商用余辉粉Y2O2S；与此同时，材料的余辉波段覆盖了近红外波段，因此在近红外相关领域也有较好应用前景。 在探索近红外长余辉材料的过程中，发现了一系列性能良好的可见/近红外用荧光材料以及量子点发光材料，在LED、防伪和生物应用领域具有较大的应用前景。