廖子锋，赵韦人，黄 浩，宋静周

（广东工业大学 物理与光电工程学院，广东 广州510006）

稀土或过渡金属掺杂的荧光粉在照明[1-6]、显示[7]、光学探测[8]等领域有广泛的应用。与传统的稀土掺杂荧光粉相比，非稀土掺杂荧光粉由于成本相对较低，一直受到人们的关注[9]。锰掺杂的荧光粉是近几年研究较热的一种非稀土掺杂荧光粉[10-11]。

常见的锰发光离子主要有Mn2+、Mn4+和Mn5+，其相关的荧光粉有多种应用背景。例如，Zn2SiO4:Mn2+和K2SiF6:Mn4+被广泛用于实现暖白色照明和宽色域显示技术[9,12-15]。LiMgBO3:Mn2+和La (MgTi)1/2O3:Mn4+拥有深红或近红外发射光，可用于植物生长，缩短植物的生长周期[16-20]。GaAlO3:Mn4+、Ge4+和Ba2(VO4)3:Mn5+被报道可以用于荧光成像系统[8,21]。由于近红外(Near Infrared，NIR)光具有良好的组织穿透性能，近红外发光粒子可作为探针，实现体内追踪，从而用于生物医学成像和癌症治疗[22-23]。因此高效率的近红外发射荧光粉的研究有重要的意义。Mn5+是理想的近红外发光中心：Mn5+的1E→3A2跃迁发射峰位于1 150 nm处[24]，属于近红外发射的第二个窗口(1 000～1 400 nm)，其组织穿透深度是第一个近红外窗口(750～900 nm)的5倍[25]。而激发带位于650～800 nm处，这同样是一个有一定生物组织穿透能力的波长范围[26]。在之前Mn5+掺杂荧光粉的系列报道中，Ba3(PO4)2:Mn5+在1 150 nm处有一个较窄的发射带，其量子产率为40%，但稳定性不足[27]，而Sr2SiO4:Mn5+则比磷酸盐化合物更稳定，但量子产率低[28]。因此，研究发光效率更高、更稳定的Mn5+掺杂荧光粉十分重要。

Ca14Zn6Al10O35:Mn4+(CZAO:Mn4+)具有立方对称的晶体结构，稳定性好、成本低，是一种理想的荧光粉。由于4A2→4T2、4A2→4T1的跃迁，Mn4+在330 nm和465 nm处有两个激发峰。对应于自旋禁止的2Eg→4A2跃迁，CZAO:Mn4+在713 nm处有一个窄的发射峰，可用于提升暖白光LED光源的色温和显色指数[29]。……