TWI694138B - 光電子裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種光電子裝置，包括：半導體晶片，其用於在所述光電子裝置工作期間發出激發光；螢光材料，其受激發光激發下，發射出波長範圍600~1500nm的光。本發明的光電子裝置可以發出激發光螢光材料發出紅外光及近紅外光，並具有較寬的反射光譜以及較高的輻射通量，從而能夠應用於LED等光電子裝置，以滿足目前醫學檢測、食品成分分析、安全攝影機、虹膜/臉部識別、虛擬實境、遊戲筆記電腦和鐳射探測與測量等的應用需求。
Description
本發明屬於發光技術領域，具體涉及光電子裝置。
由於食品和人體器官中各種有機元素的吸收和反射光譜分別位於電磁波譜的藍色和紅外範圍內，因此急需具有覆蓋窄帶紅外光譜的發出寬頻紅外光譜的光源。例如：對於人腦的情況，血紅蛋白，氧飽和度，散射原卟啉(紫質/Porphyrin)的吸收和反射範圍分別為450nm-600nm和700nm-900nm波長。
對於市售紅外線光源例如，鹵素燈、鐳射二極體和超連續雷射器，具有諸如光譜穩定性不佳、發光光譜窄、高耗電、與LED相比壽命更短、產生大量熱量、不緊湊且不便攜等若干缺陷。因此，對於終端使用者的應用，非常需要具有高光譜穩定性的、可攜式和掌上型的可被藍光激發發出寬頻光的小型光源。
據報導，一些鑭鎵酸鹽石榴石在紅外線中顯示出強烈的發光，並且單晶用於可調諧的紅外鐳射和太陽能電池。例如，La3Ga5SiO14：Cr3+[A.A.Kaminskii,A.P.Shka darevich,B.V.Mill,V.G.Koptev,A.V.Butashin,and A.A.Demidovich，鑭-鎵鍺結構的無定形晶格中Cr3+離子的可調諧激發
發光和頻率自增效應的產生，無機材料學報(USSR),24(1988)579]。此外，據報導，鎵酸鈣石榴石也是可調諧紅外鐳射和生物成像應用的潛在備選材料。例如，CN105199732A公開了具備生物成像和光熱治療雙功能的近紅外長餘輝材料及製備方法。然而，沒有研究用於發光二極體的藍光可激發紅外螢光材料的潛在備選材料。
在最近的技術發展中，為了長持久性磷光專門研究紅外範圍的電磁波譜，用於防禦和安全中的識別標記。例如，US8323528B公開了磷光組合物，製備該組合物的方法和使用該組合物的方法；La3Ga5GeO14：Cr3+[Z.Jun,X.Zhiguo,La3Ga5GeO14：Cr3+螢光材料的合成及近紅外發光，RSC advances,2014,4,46313-46318]；Ca3Ga2Ge3O12：Cr3+[L.Huihong,B.Gongxun,Y.Ting,T.Ming-Kiu,Z.Qinyuan,and H.Jianhua，長餘輝Ca3Ga2Ge3O12：Cr3+中的原子空間占位及近紅外發光，先進發光材料，2017,5(18)：1700227]。持久性螢光材料被認為是在激發停止後發光的發光材料。不幸的是，到目前為止，除WO2016/174236A1外還沒有報導在紅外線電磁波譜範圍內藍光可激發LED應用的螢光材料應用。
另外，對於智慧應用需要具有更高電流發光強度的紅外螢光材料。而且，必須重新定義廣泛性。不幸的是，到目前為止，還沒有這種紅外螢光材料在市場上。
本發明涉及紅外發光光電子裝置，其包括當用藍色可見光、紫色可見光或紫外光的激發下，能夠發射出近紅外光以及紅色可見光，並
具有較寬的發射光譜以及較高的輻射通量。
本發明一方面提供一種光電子裝置，包括藍光二極體晶片和被藍光激發發出紅外光的螢光材料。
根據本發明的一實施方式，所述螢光材料的化學式為La3Ga5(1-x)M1O14：5xCr3+，其中0.01
x
0.1，M1為Si或Ge。
根據本發明的另一實施方式，所述螢光材料的化學式為La3(1-x)Ga5(1-y)GeO14：3xSm3+,5yCr3+，其中0.01
x
0.5和0.01
y
0.1。
根據本發明的另一實施方式，所述螢光材料的化學式為Ca3Ga2-xGe3O12：xCr3+，其中0<x
0.1。
根據本發明的另一實施方式，所述螢光材料的化學式為LaGa1-xGe2O7：xCr3+，其中0<x
0.2。
根據本發明的另一實施方式，所述螢光材料的化學式為BaZr1-xSi3O9：xCr3+，其中0<x
0.1。
根據本發明的另一實施方式，所述螢光材料的化學式為Zn3Al2-xGe4O14：2xCr3+，其中0<x
0.2。
根據本發明的另一實施方式，所述螢光材料的化學式為Ca2Ga2(1-x)GeO7：2xCr3+，其中0<x
0.1。
根據本發明的另一實施方式，所述螢光材料的化學式為Zn3Ga2(1-x)GeyO(6+2y)：xCr3+，其中0<x
0.5，y為1-5之間的整數。
根據本發明的另一實施方式，所述螢光材料的化學式為Zn3Ga2(1-x)Ge4O14：2xCr3+，其中0<x
0.2。
本發明的光電子裝置可以發出激發光螢光材料發出紅外光
及近紅外光，並具有較寬的反射光譜以及較高的輻射通量，從而能夠應用於LED等光電子裝置，以滿足目前醫學檢測、食品成分分析、安全攝影機、虹膜/臉部識別、虛擬實境、遊戲筆記電腦和鐳射探測與測量等的應用需求。
1‧‧‧光電子裝置
2‧‧‧半導體晶片
3‧‧‧螢光材料
4‧‧‧第一電連接件
5‧‧‧第二電連接件
6‧‧‧殼體
7‧‧‧反射器
8‧‧‧凹槽
通過參照圖式詳細描述其示例實施方式，本發明的上述和其它特徵及優點將變得更加明顯。
第1圖是本發明一實施方式的光電子裝置之示意性側視圖；第2圖是實施例1的螢光材料La3Ga4.95SiO14：0.05Cr3+之XRD衍射光譜；第3圖是實施例1的螢光材料La3Ga4.95SiO14：0.05Cr3+在藍光激發下之光致發光光譜；第4圖是實施例1的螢光材料La3Ga4.95SiO14：0.05Cr3+之掃描電子顯微鏡照片像；第5圖是實施例2的螢光材料La3Ga4.95GeO14：0.05Cr3+之XRD衍射光譜；第6圖是實施例2的螢光材料La3Ga4.95GeO14：0.05Cr3+在藍光激發下之光致發光光譜；第7圖是實施例2的螢光材料La3Ga4.95GeO14：0.05Cr3+之掃描電子顯微鏡圖像；第8圖是實施例3的La2.985Ga4.975GeO14：0.015Sm3+,0.025Cr3+之XRD衍射光譜；第9圖是實施例3的La2.985Ga4.975GeO14：0.015Sm3+,0.025Cr3+在藍光激發下之光致發光光譜；
第10圖是實施例3的La2.985Ga4.975GeO14：0.015Sm3+,0.025Cr3+之掃描電子顯微鏡照片；第11圖是實施例4的螢光材料La2.97Ga4.95GeO14：0.03Sm3+,0.05Cr3+之XRD衍射光譜；第12圖是實施例4的螢光材料La2.97Ga4.95GeO14：0.03Sm3+,0.05Cr3+在藍光激發下之光致發光光譜；第13圖是實施例5的螢光材料La2.97Ga4.55GeO14：0.03Sm3+,0.45Cr3+之XRD衍射光譜；第14圖是實施例5的螢光材料La2.97Ga4.55GeO14：0.03Sm3+,0.45Cr3+在藍光激發下之光致發光光譜；第15圖是實施例6的螢光材料Ca3Ga1.99Ge3O12：0.01Cr3+之XRD衍射光譜；第16圖是實施例6的螢光材料Ca3Ga1.99Ge3O12：0.01Cr3+在藍光激發下之光致發光光譜；第17圖是實施例7的螢光材料LaGa0.99Ge2O7：0.01Cr3+之XRD衍射光譜；第18圖是實施例7的螢光材料LaGa0.99Ge2O7：0.01Cr3+在藍光激發下之光致發光光譜；第19圖是實施例8的BaZr0.99Si3O9：0.01Cr3+之XRD衍射光譜；第20圖實施例8的BaZr0.99Si3O9：0.01Cr3+在藍光激發下之光致發光光譜；第21圖是實施例9的螢光材料Zn3Al1.98Ge4O14：0.02Cr3+之XRD衍射光譜；第22圖是實施例9的螢光材料Zn3Al1.98Ge4O14：0.02Cr3+在藍光激發下之光致發光光譜；
第23圖是實施例10的螢光材料Ca2Ga1.98GeO7：0.02Cr3+之XRD衍射光譜；第24圖是實施例10的螢光材料Ca2Ga1.98GeO7：0.02Cr3+在藍光激發下之光致發光光譜；第25圖是實施例11的螢光材料Zn3Ga1.98Ge4O14：0.02Cr3+之XRD衍射光譜；第26圖是實施例11的螢光材料Zn3Ga1.98Ge4O14：0.02Cr3+在藍光激發下之光致發光光譜；第27圖是實施例12的螢光材料Zn3Ga1.98Ge5O16：0.02Cr3+之XRD圖譜；第28圖是實施例12的螢光材料Zn3Ga1.98Ge5O16：0.02Cr3+在藍光激發下之光致發光光譜；第29圖是實施例13的螢光材料Zn3Ga1.98Ge3O12：0.02Cr3+之XRD圖譜；第30圖是實施例13的螢光材料Zn3Ga1.98Ge3O12：0.02Cr3+在藍光激發下之光致發光光譜；第31圖是實施例14的螢光材料Zn3Ga1.98Ge2O10：0.02Cr3+的XRD圖譜；第32圖是實施例14的螢光材料Zn3Ga1.98Ge2O10：0.02Cr3+在藍光激發下之光致發光光譜；第33圖是實施例15的螢光材料Zn3Ga1.98GeO8：0.02Cr3+之XRD圖譜；第34圖是實施例15的螢光材料Zn3Ga1.98GeO8：0.02Cr3+在藍光激發下之光致發光光譜。
本發明中的實施例不限於特定描述的實施例，當然可以改
變。應清楚地理解，本文使用的術語是為了說明本發明的一般原理，而不應被視為具有限定意義。
第1圖示出本發明的光電子裝置1的一個實例，本領域技術人員可以理解第1圖僅用於解釋說明本發明的構思，並不意在限定本發明。如第1圖所示，光電子裝置1包括半導體晶片2和螢光材料3。半導體晶片2在運行期間發出初級輻射，即藍光。半導體晶片2發出的激發光激發螢光材料3發出紅外光。半導體晶片2可以是一個晶片，也可以是多個晶片。在一實施例中，半導體晶片2可以是發光二極體(Light emitting diode)晶片或雷射二極體(laser diode)晶片，其中，雷射二極體晶片可以是垂直共振腔面射型雷射(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)或側射型雷射(Edge Emitting Laser)。
光電子裝置1還可以包括殼體6，安裝在凹槽8上的不透光的第一和第二電連接件4和5，以及反射器7。半導體晶片2安裝在第一點連接件4上。螢光材料3放置於半導體晶片2上。殼體6與第一和第二電連接件4、5連接。
根據本發明的一實施例，螢光材料化學式為La3Ga5(1-x)M1O14：5xCr3+，其中0.01
x
0.1，M1為Si或Ge。在上述化學組成中，La3Ga5(1-x)SiO14或La3Ga5(1-x)GeO14為主體材料，Cr3+為活化劑(也稱為發光材料)。螢光材料的發光帶主要受活化劑離子(如晶體主體材料中的Cr3+)的可用晶格位置的數量的影響。
根據本發明的一實施例，螢光材料La3Ga5(1-x)M1O14：5xCr3+可以通過兩個階段燒結製備。首先，按化學計量比秤取鑭源(例如La2O3或其
他合適的含鑭材料)、鎵源(例如Ga2O3或其他合適的含鎵材料)、鉻源(例如Cr2O3或其他合適的含鉻材料)、矽源或鍺源(例如SiO2或其他合適的含矽材料，或者GeO2或者其他合適的含鍺材料)和助熔劑(例如B2O3、H3BO3、Li2CO3、Na2CO3、Bi2O3、PbO或其組合)。將秤取的前驅體均勻混合並在瑪瑙研缽中研磨並放入氧化鋁坩堝中。然後在空氣氣氛中、在950℃的溫度下進行鍛燒4小時。在鍛燒步驟之後，將樣品再次研磨並在空氣氣氛中在1200℃至1500℃的溫度下進行最終燒結。得到的螢光材料可以再次研磨以進一步表徵和應用。
根據本發明的一實施例，螢光材料的化學式為La3(1-x)Ga5(1-y)GeO14：3xSm3+,5yCr3+，其中0.01
x
0.5且0.01
y
0.1。在上述化學組成中，La3Ga5GeO14為主體材料、Cr3+，Sm3+分別是活化劑(也稱為發光材料)和共活化劑(co-activator)或共摻雜劑(co-dopant)。螢光材料的發光帶主要受活化劑離子(如晶體主體材料中的Cr3+)的可用晶格位置的數量的影響。共活化劑Sm3+可以改善更高波長的紅外範圍內的發光強度。
根據本發明的一實施例，螢光材料La3(1-x)Ga5(1-y)GeO14：3xSm3+,5yCr3+可以通過兩個階段燒結製備。首先，按照化學計量比秤取鑭源(例如La2O3或其他合適的含鑭材料)、鎵源(例如Ga2O3或其他合適的含鎵材料)、鉻源(例如Cr2O3或其他合適的含鉻材料)、鍺源(GeO2或者其他合適的含鍺材料)、釤源(例如Sm2O3或其他合適的含釤材料)和助熔劑(B2O3、H3BO3、Li2CO3、Na2CO3、Bi2O3、PbO或其組合)。將秤取的前驅體均勻混合並在瑪瑙研缽中研磨並轉移到氧化鋁坩堝中。然後在空氣氣氛中在950℃的溫度下進行鍛燒4小時。在鍛燒步驟之後，將樣品再次
研磨並在空氣氣氛中在1200℃至1500℃的溫度下進行最終燒結。螢光材料可以再次研磨以進一步表徵和應用。
根據本發明的一實施例，螢光材料的化學式為Ca3Ga2-xGe3O12：xCr3+，其中0<x
0.1。在上述化學組成中，Ca3Ga2Ge3O12為主體(host)材料，而Cr3+為活化劑(activator，也稱為發光材料)。螢光材料的發光帶主要受活化劑離子(如晶體主體材料中的Cr3+)的可用晶格位置的數量的影響。根據本發明的一實施例，螢光材料Ca3Ga2-xGe3O12：xCr3+可以通過單階段(single stages)固相反應製備螢光材料。首先，按化學計量比秤取鈣源(例如CaCO3或其他合適的含鈣材料)、鎵源(例如Ga2O3或其他合適的含鎵材料)、鉻源(例如Cr2O3或其他合適的含鉻材料)和鍺源(例如GeO2或者其他合適的含鍺材料)。將秤取的前驅體均勻混合並在瑪瑙研缽中研磨一段時間後轉移到氧化鋁坩堝中。之後，燒結過程可以分兩步進行。第一步是預燒結或鍛燒過程，該過程在空氣氣氛中、800℃至1000℃的溫度下進行2-4小時。最後一步的燒結過程是在空氣氣氛中、1100℃至1400℃下燒結6-10小時。得到的螢光材料可以再次研磨以進一步表徵和應用。
根據本發明的一實施例，螢光材料的化學式為LaGa1-xGe2O7：xCr3+，其中0<x
0.2。在上述化學組成中，LaGaGe2O7為主體材料，而Cr3+為活化劑。螢光材料的發光帶主要受活化劑離子(如晶體主體材料中的Cr3+)的可用晶格位置的數量的影響。
根據本發明的一實施例，螢光材料LaGa1-xGe2O7：xCr3+可以通過單階段固相反應製備螢光材料。首先，按照化學計量比秤取鑭源(例如La2O3或其他合適的含鑭材料)、鎵源(例如Ga2O3或其他合適的含鎵材料)、
鉻源(例如Cr2O3或其他合適的含鉻材料)和鍺源(GeO2或者其他合適的含鍺材料)。將秤取的前驅體均勻混合並在瑪瑙研缽中研磨以均勻並轉移到氧化鋁坩堝中。之後，燒結過程在1250℃至1500℃的溫度下在空氣氣氛中進行6-10小時。螢光材料可以再次研磨以進一步表徵和應用。
根據本發明的一實施例，螢光材料的化學式為BaZr1-xSi3O9：xCr3+，其中0<x
0.1。在上述化學組成中，BaZrSi3O9為主體材料，而Cr3+是活化劑。螢光材料的發光帶主要受活化劑離子(如晶體主體材料中的Cr3+)的可用晶格位置的數量的影響。
根據本發明的一實施例，螢光材料BaZr1-xSi3O9：xCr3+可以通過單階段固相反應製備。首先，按照化學計量比秤取鋇源(例如BaCO3或其他合適的含鋇材料)、鋯源(例如ZrO2或其他合適的含鋯材料)、鉻源(例如Cr2O3或其他合適的含鉻材料)和矽源(SiO2或者其他合適的含矽材料)。將秤取的前驅體均勻混合並在瑪瑙研缽中研磨一段時間後轉移到氧化鋁坩堝中。之後，燒結過程在爐中在1200℃至1500℃的溫度下在空氣氣氛中進行。螢光材料可以再次研磨以進一步表徵和應用。
根據本發明的一實施例，螢光材料的化學式為Zn3Al2-xGe4O14：2xCr3+，其中0<x
0.2。在上述化學組成中，Zn3Al2Ge4O14為主體材料，而Cr3+為活化劑(也稱為發光材料)。螢光材料的發光帶主要受活化劑離子(如晶體主體材料中的Cr3+)的可用晶格位置的數量的影響。
根據本發明的一實施例，螢光材料Zn3Al2-xGe4O14：2xCr3+可以通過單階段固相反應製備。首先，按照化學計量比秤取鋅源(例如ZnO或其他合適的含鋅材料)、鋁源(例如Al2O3或其他合適的含鋁材料)、鉻源(例如
Cr2O3或其他合適的含鉻材料)和鍺源(GeO2或其他合適的含鍺材料)。將秤取的前驅體均勻混合並在瑪瑙研缽中研磨一段時間後轉移到氧化鋁坩堝中。之後，燒結過程在爐中1200℃至1500℃的溫度下在空氣氣氛中進行。螢光材料可以再次研磨以進一步表徵和應用。
根據本發明的一實施例，螢光材料的化學式為Ca2Ga2(1-x)GeO7：2xCr3+的化學組成，其中0<x
0.1。在上述化學組成中，Ca2Ga2GeO7為主體材料，而Cr3+為活化劑(也稱為發光材料)。螢光材料的發光帶主要受活化劑離子(如晶體主體材料中的Cr3+)的可用晶格位置的數量之影響。
根據本發明的一實施例，通過單階段固相反應螢光材料Ca2Ga2(1-x)GeO7：2xCr3+。首先，按照化學計量比秤取鈣源(例如CaCO3或其他合適的含鈣材料)，鎵源(例如Ga2O3或其他合適的含鎵材料)，鉻源(例如Cr2O3或其他合適的含鉻材料)和鍺源(GeO2或其他合適的含鍺材料)。將秤取的前驅體均勻混合並在瑪瑙研缽中研磨一段時間後轉移到氧化鋁坩堝中。然後將樣品在1250-1350℃下在空氣氣氛中燒結6至10小時，然後冷卻至室溫。螢光材料再次研磨以進一步表徵和應用。
根據本發明的一實施例，螢光材料的化學式為Zn3Ga2(1-x)GeyO(6+2y)：xCr3+，其中0<x
0.5並且y是1-5的整數。在上述化學組成中，Zn3Ga2GeyO(6+2y)主體材料，而Cr3+為活化劑(也稱為發光材料)。螢光材料的發光帶主要受活化劑離子(如晶體主體材料中的Cr3+)的可用晶格位置的數量的影響。
根據本發明的一實施例，螢光材料Zn3Ga2(1-x)GeyO(6+2y)：xCr3+
可以通過單階段固相反應燒結製備螢光材料。首先，按照化學計量比秤取鋅源(例如ZnO或其他合適的含鋅材料)、鎵源(例如Ga2O3或其他合適的含鎵材料)、鉻源(例如Cr2O3或其他合適的含鉻材料)和鍺源(將GeO2或其他合適的含鍺材料)。將秤取的前驅體均勻混合並在瑪瑙研缽中研磨一段時間後轉移到氧化鋁坩堝中。然後將樣品在空氣氣氛中在1150℃-1300℃下燒結6至10小時，然後冷卻至室溫。得到的螢光材料再次研磨以進一步表徵和應用。
具體而言，螢光材料的化學式可以為Zn3Ga2(1-x)Ge4O14：2xCr3+，其中0<x
0.2。在上述化學組成中，Zn3Ga2Ge4O14為主體材料，而Cr3+是活化劑(也稱為發光材料)。螢光材料的發光帶主要受活化劑離子(如晶體主體材料中的Cr3+)的可用晶格位置的數量的影響。
根據本發明的一實施例，螢光材料Zn3Ga2(1-x)Ge4O14：2xCr3+通過單階段固相反應製備。首先，按照化學計量比秤取鋅源(例如ZnO或其他合適的含鋅材料)、鎵源(例如Ga2O3或其他合適的含鎵材料)、鉻源(例如Cr2O3或其他合適的含鉻材料)和鍺源(GeO2或其他合適的含鍺材料)。將秤取的前驅體均勻混合並在瑪瑙研缽中研磨一段時間後轉移到氧化鋁坩堝中。之後，燒結過程在爐中在1200℃至1500℃的溫度下在空氣氣氛中進行。得到的螢光材料可以再次研磨以進一步表徵和應用。
下面將通過實施例來進一步說明本發明，但是本發明並不因此而受到任何限制。如無特殊說明，本發明所採用試劑均購於默克(Merk)，純度為99.9%。固相反應使用的管式爐購於歐陸(Eurotherm)。通過購於布魯克(Bruker AXS)的D2-Phaser A26-X1-A2B0B2A桌上型衍射儀(序號205888)測量樣品粉末的X射線衍射(XRD)光譜。通過有兩個檢測器的Gemini180和
iR320測量樣品粉末的光致發光光譜，所述Gemini180和iR320購於堀場(Horiba(Jobin Yvon))。
實施例1(La3Ga4.95SiO14：0.05Cr3+)
按化學計量比對La2O3、Ga2O3、Cr2O3、SiO2和B2O3(1摩爾%)進行稱重。將秤取的前驅體充分混合並在瑪瑙研缽中研磨以均勻混合。然後將混合物在空氣氣氛中在950℃的溫度下進行鍛燒4小時。之後，再次研磨鍛燒的化合物，並在空氣氣氛中在1300℃的溫度下進行最終燒結4小時。螢光材料La3Ga4.95SiO14：0.05Cr3+的XRD圖譜如第2圖所示。螢光材料La3Ga4.95SiO14：0.05Cr3+在460nm波長激發下的發光光譜如第3圖所示。
如第2圖所示，螢光材料La3Ga4.95SiO14：0.05Cr3+的XRD圖譜與標準JCPDS 722249(ICSD-20533)匹配良好，雜質峰在3.58°。這意味著Cr3+的摻雜不會影響晶格結構。雜質峰表徵為(Ga,Cr)2O3。La3Ga4.95SiO14：0.05Cr3+屬於空間群P321的六方晶體結構。
第3圖示出在460nm波長的激發下，螢光材料La3Ga4.95SiO14：0.05Cr3+的發光光譜。螢光材料La3Ga4.95SiO14：0.05Cr3+覆蓋650nm-1050nm範圍內的寬的紅外發光帶。考慮到離子半徑和化合價，認為Cr3+離子取代了Ga3+占位。此外，有三個鎵晶格位置(Ga(I)，Ga(II)和Ga(III))可用於鉻摻雜進入晶體結構中。在三個晶格位置中，兩個晶格位置1a和3f被氧離子以八面體對稱包圍，而剩餘的晶格2d位置被氧離子四面體對稱包圍。700nm和709nm處的尖銳發光線表示Cr3+的特徵R線躍遷，這歸因於自旋禁阻的2E→4A2躍遷。以730nm為中心的709nm至867nm的強烈寬峰歸因於鎵在八面體對稱位置的自旋容許4T2→4A2躍遷，而以996nm為中心的896
nm至1050nm的額外寬峰，歸因於鎵在四面體對稱位置處的自旋容許的4T2→4A2躍遷。
第4圖示出掃描電子顯微鏡在15kV的條件下的圖像，解析度範圍為10μm。從圖上可以看出，La3Ga4.95SiO14：0.05Cr3+呈現為平均尺寸1μm的不規則球形顆粒。
將上述螢光材料與40*40藍光晶片(WD=450-452.5nm PO=109.7mW)搭配使用，用3535PPA機進行封裝測試。使用以100重量份的封裝膠體為基準，La3Ga4.95SiO14：0.05Cr3+螢光材料的含量為50重量份進行封裝測試，測試結果如表1所示，總輻射通量16mW，紅外輻射通量為0.8mW。
實施例2(La3Ga4.95GeO14：0.05Cr3+)
按化學計量比對La2O3、Ga2O3、Cr2O3、GeO2和B2O3(1摩爾%)進行稱重。將秤取的前驅體充分混合並在瑪瑙研缽中研磨以均勻混合。然後將混合物在空氣氣氛中在950℃的溫度下進行鍛燒4小時。之後，將鍛燒的化合物再次研磨並在空氣氣氛中在1300℃的溫度下進行最終燒結4小時。螢光材料La3Ga4.95GeO14：0.05Cr3+的XRD圖譜如第5圖所示。螢光材料
La3Ga4.95GeO14：0.05Cr3+在460nm波長激發下的發光光譜如第6圖所示。
如第5圖所示，螢光材料La3Ga4.95GeO14：0.05Cr3+的XRD光譜與標準JCPDS 722264(ICSD-20783)匹配良好，雜質峰值為31.72°。這意味著Cr3+的摻雜不會影響晶格結構。雜質峰表徵為(Ga,Cr)2O3。La3Ga4.95GeO14：0.05Cr3+屬於空間群P321的六方晶系結構。
如第6圖所示，螢光材料La3Ga4.95GeO14：0.05Cr3+在460nm波長激發下的發射光譜。螢光材料La3Ga4.95GeO14：0.05Cr3+覆蓋650nm-1050nm範圍內的寬紅外發射帶。考慮到離子半徑和化合價，認為Cr3+離子取代了Ga3+占位。此外，有三個鎵晶格位置(Ga(I)，Ga(II)和Ga(III))可用於鉻摻雜進入晶體結構中。在三個晶格位置中，兩個晶格位置1a和3f被氧離子以八面體對稱包圍，而剩餘的晶格2d位置被氧離子四面體對稱包圍。700nm和709nm處的尖銳發光線表示Cr3+的特徵R線躍遷，這歸因於自旋禁阻的2E→4A2躍遷。以730nm為中心的709nm至867nm的強烈寬峰歸因於鎵在八面體對稱位置的自旋容許4T2→4A2躍遷，而以996nm為中心的896nm至1050nm的額外寬峰，歸因於鎵在四面體對稱位置處的自旋容許的4T2→4A2躍遷。
第7圖示出掃描電子顯微鏡在15kV的條件下的圖像，解析度範圍為10μm。從圖上可以看出，La3Ga4.95GeO14：0.05Cr3+呈現為角形和不規則球形的顆粒，平均尺寸為2.5μm至3.5μm。
將上述螢光材料與40*40藍光晶片(WD=450-452.5nm PO=109.7mW)搭配使用，用3535PPA機進行封裝測試。使用以100重量份的封裝膠體為基準，La3Ga4.95SiO14：0.05Cr3+螢光材料的含量為50重量份進行封裝測試，測試結果如表2所示，總輻射通量199.7mW，紅外輻射通量為
10.2mW。
實施例3(La2.985Ga4.975GeO14：0.015Sm3+,0.025Cr3+)
按化學計量比對La2O3、Ga2O3、Cr2O3、Sm2O3、GeO2和B2O3進行稱重。將秤取的前驅體充分混合並在瑪瑙研缽中研磨以均勻混合。然後將混合物在空氣氣氛中在950℃的溫度下進行鍛燒4小時。之後，將鍛燒的化合物再次研磨並在空氣氣氛中在1300℃的溫度下進行最終燒結4小時。螢光材料La2.985Ga4.975GeO14：0.015Sm3+,0.025Cr3+的XRD圖譜如第8圖所示。螢光材料La2.985Ga4.975GeO14：0.015Sm3+,0.025Cr3+在460nm波長激發下的發光光譜如第9圖所示。
如第8圖所示，實施例3的螢光材料La2.985Ga4.975GeO14：0.015Sm3+,0.025Cr3+的XRD圖譜與標準JCPDS722464(ICSD-20783)匹配良好，雜質峰值為31.72°。這意味著Cr3+和Sm3+的摻雜不會影響晶格結構。雜質峰表徵為(Ga,Cr)2O3。La2.985Ga4.975GeO14：0.015Sm3+,0.025Cr3+也屬於空間群P321的六方晶系結構。
如第9圖示出在460nm波長的激發下，實施例3的螢光材料La2.985Ga4.975GeO14：0.015Sm3+,0.025Cr3+的發光光譜。螢光材料
La2.985Ga4.975GeO14：0.015Sm3+,0.025Cr3+覆蓋650nm-1050nm範圍內的寬紅外發光帶。考慮到離子半徑和化合價，認為Cr3+和Sm3+離子取代了Ga3+和La3+占位。此外，有三個可用於鉻的鎵晶格位置(Ga(I)，Ga(II)和Ga(III))和一個可用於釤的鑭占位元進入到晶體結構中。在三個晶格位置中，兩個晶格位置1a和3f被氧離子以八面體對稱包圍，而剩餘的晶格2d位置被氧離子四面體對稱包圍。700nm和709nm處的尖銳發光線表示Cr3+的特徵R線躍遷，這歸因於自旋禁阻的2E→4A2躍遷。以730nm為中心的709nm至867nm的強烈寬峰歸因於鎵在八面體對稱位置的自旋容許4T2→4A2躍遷，而在以996nm為中心的896nm至1050nm的額外寬峰，歸因於四面體對稱位置處的鎵的自旋容許的4T2→4A2躍遷。與實施例2的螢光材料La3Ga4.95GeO14：0.05Cr3+相比，Sm3+的添加改善了Cr3+在850nm至1050nm附近的發光強度。
如第10圖示出掃描電子顯微鏡在15kV的條件下實施例3的螢光材料的圖像，解析度範圍為10μm。La2.985Ga4.975GeO14：0.015Sm3+,0.025Cr3+的形態顯示出平均粒徑為1微米的不規則球狀體顆粒。
將上述螢光材料與40*40藍光晶片(WD=450-452.5nm PO=109.7mW)搭配使用，用3535PPA機進行封裝測試。使用以100重量份的封裝膠體為基準，La2.985Ga4.75SiO14：0.015Sm3+,0.025Cr3+螢光材料的含量為50重量份進行封裝測試，測試結果如表3所示，總輻射通量110.7mW，紅外輻射通量為5mW。
表3
實施例4(La2.97Ga4.95GeO14：0.03Sm3+,0.05Cr3+)
按化學計量比對La2O3、Ga2O3、Cr2O3、Sm2O3、GeO2和B2O3進行稱重。將秤取的前驅體充分混合並在瑪瑙研缽中研磨以均勻混合，然後將混合物在空氣氣氛中在950℃的溫度下進行鍛燒4小時。之後，將鍛燒的化合物再次研磨並在空氣氣氛中在1300℃的溫度下進行最終燒結4小時。螢光材料La2.97Ga4.95GeO14：0.03Sm3+,0.05Cr3+的XRD圖譜如第11圖所示。螢光材料La2.97Ga4.95GeO14：0.03Sm3+,0.05Cr3+在460nm波長激發下的發光光譜如第12圖所示。
第11圖示出實施例4的螢光材料La2.97Ga4.95GeO14：0.03Sm3+,0.05Cr3+的XRD圖譜與標準JCPDS 722464(ICSD-20783)匹配良好，雜質峰值為31.72°。這意味著Cr3+和Sm3+的摻雜不會影響晶格結構。雜質峰表徵為(Ga,Cr)2O3。La2.97Ga4.95GeO14：0.03Sm3+,0.05Cr3+也屬於空間群P321的六方晶體結構。
第12圖示出在460nm波長的激發下，實施例4的螢光材料La2.97Ga4.95GeO14：0.03Sm3+,0.05Cr3+的發光光譜。螢光材料La2.97Ga4.95GeO14：0.03Sm3+,0.05Cr3+覆蓋650nm-1050nm範圍內的寬紅外發光帶。考慮到離子半徑和化合價，認為Cr3+和Sm3+離子取代了Ga3+和La3+占位。
此外，有三個可用於鉻的鎵晶格位置(Ga(I)，Ga(II)和Ga(III))和一個可用於釤的鑭占位元進入到晶體結構中。在三個晶格位置中，兩個晶格位置1a和3f被氧離子以八面體對稱包圍，而剩餘的晶格2d位置被氧離子四面體對稱包圍。700nm和709nm處的尖銳發光線表示Cr3+的特徵R線躍遷，這歸因於自旋禁阻的2E→4A2躍遷。以730nm為中心的709nm至867nm的強烈寬峰歸因於鎵在八面體對稱位置的自旋容許4T2→4A2躍遷，而在以996nm為中心的896nm至1050nm的額外寬峰，歸因於四面體對稱位置處的鎵的自旋容許的4T2→4A2躍遷。與實施例2的螢光材料La3Ga4.95GeO14：0.05Cr3+相比，Sm3+的添加改善了Cr3+在850nm至1050nm附近的發光強度。
將上述螢光材料與40*40藍光晶片(WD=450-452.5nm PO=109.7mW)搭配使用，用3535PPA機進行封裝測試。使用以100重量份的封裝膠體為基準，La2.97Ga4.95GeO14：0.03Sm3+,0.05Cr3+螢光材料的含量為50重量份進行封裝測試，測試結果如表4所示，總輻射通量101.2mW，紅外輻射通量為7.6mW。
實施例5(La2.97Ga4.55GeO14：0.03Sm3+,0.45Cr3+)
按化學計量比對La2O3、Ga2O3、Cr2O3、Sm2O3、GeO2和B2O3
進行稱重。將秤取的前驅體充分混合並在瑪瑙研缽中研磨以均勻混合。然後將混合物在空氣氣氛中在950℃的溫度下進行鍛燒4小時。之後，將鍛燒的化合物再次研磨並在空氣氣氛中在1300℃的溫度下進行最終燒結4小時。螢光材料La2.97Ga4.55GeO14：0.03Sm3+,0.45Cr3+的XRD圖譜如第13圖所示。螢光材料La2.97Ga4.55GeO14：0.03Sm3+,0.45Cr3+在460nm波長激發下的發光光譜如第14圖所示。
如第13圖所示，實施例5的螢光材料La2.97Ga4.55GeO14：0.03Sm3+,0.45Cr3+的XRD圖譜與標準JCPDS 722464(ICSD-20783)匹配良好，雜質峰在31.72°和32.54°。這意味著Cr3+和Sm3+的摻雜不會影響晶格結構。雜質峰表徵為La2.97Ga4.55GeO14中的(Ga,Cr)2O3：0.03Sm3+,0.45Cr3+也屬於空間群P321的六方晶體結構。
第14圖示出在460nm波長的激發下，實施例5的螢光材料La2.97Ga4.55GeO14：0.03Sm3+,0.45Cr3+的發光光譜。螢光材料La2.97Ga4.55GeO14：0.03Sm3+,0.45Cr3+覆蓋650nm-1050nm範圍內的寬紅外發光帶。考慮到離子半徑和化合價，認為Cr3+和Sm3+離子取代了Ga3+和La3+占位。此外，有三個可用於鉻的鎵晶格位置(Ga(I)，Ga(II)和Ga(III))和一個可用於釤的鑭占位元進入到晶體結構中。在三個晶格位置中，兩個晶格位置1a和3f被氧離子以八面體對稱包圍，而剩餘的晶格2d位置被氧離子四面體對稱包圍。700nm和709nm處的尖銳發光線表示Cr3+的特徵R線躍遷，這歸因於自旋禁阻的2E→4A2躍遷。以730nm為中心的709nm至867nm的強烈寬峰歸因於鎵在八面體對稱位置的自旋容許4T2→4A2躍遷，而在以996nm為中心的896nm至1050nm的額外寬峰，歸因於四面體對稱位置處的鎵的自旋容許的
4T2→4A2躍遷。與實施例2的螢光材料La3Ga4.95GeO14：0.05Cr3+相比，Sm3+的添加改善了Cr3+在850nm至1050nm附近的發光強度。
將上述螢光材料與40*40藍光晶片(WD=450-452.5nm PO=109.7mW)搭配使用，用3535PPA機進行封裝測試。使用以100重量份的封裝膠體為基準，La2.985Ga4.75SiO14：0.015Sm3+,0.025Cr3+螢光材料的含量為50重量份進行封裝測試，測試結果如表5所示，總輻射通量3.4mW，紅外輻射通量為1mW。
實施例6(Ca3Ga1.99Ge3O12：0.01Cr3+)
按照化學計量比秤取前驅體CaCO3、Ga2O3、Cr2O3和GeO2。將稱量的前驅體充分混合並在瑪瑙研缽中研磨以混合均勻。然後，將混合物進行第一階段的燒結，這通常稱為在空氣氣氛中在900℃的溫度下預燒結或鍛燒2小時。在鍛燒或預燒結過程之後，再次研磨混合物並在空氣氣氛中在1200℃的溫度下進行最終燒結6小時，得到螢光材料Ca3Ga1.99Ge3O12：0.01Cr3+。
螢光材料Ca3Ga1.99Ge3O12：0.01Cr3+的XRD圖譜如第15圖所示。螢光材料Ca3Ga1.99Ge3O12：0.01Cr3+在460nm波長激發下的發光光譜如第
16圖所示。
如第15圖所示，表明所有衍射峰與標準JCPDS 110023(ICSD-195450)匹配良好。這意味著Cr3+的摻雜不會影響晶格結構。換句話說，活化劑Cr3+進入晶格而沒有任何可檢測的雜質峰。Ca3Ga1.99Ge3O12：0.01Cr3+屬於空間群Ia3d的立方晶體結構。
如第16圖所示，在460nm波長的激發下，螢光材料Ca3Ga1.99Ge3O12：0.01Cr3+覆蓋600nm-1100nm範圍內的寬頻紅外光發光，特別是650nm-1050nm範圍內。考慮到離子半徑和價態，Cr3+離子被認為取代Ga3+占位。對於鎵來說，僅有一個晶格16a占位，其由八面體中的六個氧離子配位，可用於將鉻摻入晶體結構中。700nm處的尖銳發光線表示Cr3+的特徵R線躍遷，這歸因於自旋禁阻的2E→4A2躍遷。然而，從650nm延伸到1050nm的寬峰歸因於鉻在鎵八面體對稱結構和電子-聲子耦合中的自旋容許4T2→4A2躍遷。
表6示出組裝成光電子裝置測試螢光材料Ca3Ga1.99Ge3O12：0.01Cr3+的結果。從光電子裝置發光的輻射通量的總量為218.1mW。其中，在650nm至1050nm的紅外範圍內發光的輻射通量接近11.2mW，這證實該螢光材料作為紅外螢光材料可以正常工作。
實施例7(LaGa0.99Ge2O7：0.01Cr3+)
按照化學計量比，對前驅體如La2O3、Ga2O3、Cr2O3和GeO2進行稱重。將秤取的前驅體充分混合並在瑪瑙研缽中研磨以均勻混合。之後，將混合物在1300℃的溫度下在空氣氣氛中進行燒結處理6小時。螢光材料LaGa0.99Ge2O7：0.01Cr3+的XRD圖譜如第17圖所示。螢光材料LaGa0.99Ge2O7：0.01Cr3+在460nm波長激發下的發光光譜如第18圖所示。
如第17圖所示，螢光材料的XRD圖譜表明所有衍射峰與標準JCPDS 410969完全匹配。這意味著由於Cr3+活化劑的摻雜，晶格沒有受到影響。換句話說，活化劑Cr3+進入晶格而沒有任何可檢測的雜質峰。LaGa0.99Ge2O7：0.01Cr3+屬於空間群P21/c(14)的單斜晶系結構。
如第18圖所示，螢光材料LaGa0.99Ge2O7：0.01Cr3+在460nm波長激發下的光致發光光譜。螢光材料LaGa0.99Ge2O7：0.01Cr3+覆蓋600nm-1100nm範圍內的寬頻紅外光發光，特別是650nm-1050nm範圍內。考慮到離子半徑和價態，Cr3+離子被認為取代Ga3+占位。對於鎵來說，僅有一個晶格4e占位，其由八面體中的六個氧離子配位，可用於將鉻摻入晶體結構中。702nm處的尖銳發光線表示Cr3+的特徵R線躍遷，其歸因於自旋禁阻的2E→4A2躍遷。然而，從650nm延伸到1050nm的寬峰歸因於鉻在鎵八面體對稱結構和電子-聲子耦合中的自旋容許4T2→4A2躍遷。
表7示出組裝成光電子裝置測試螢光材料LaGa0.99Ge2O7：0.01Cr3+的結果。從光電子裝置發光的輻射通量的總量為428.3mW。其中，在650nm至1050nm的紅外範圍內發光的輻射通量接近10.6mW，這證實該螢光材料可以作為紅外螢光材料正常工作。
實施例8(BaZr0.99Si3O9：0.01Cr3+)
以化學計量比稱重前驅體BaCO3、ZrO2、Cr2O3和SiO2。通過充分混合並在瑪瑙研缽中研磨15分鐘的確定時間，將秤取的前驅體製成均勻混合物。之後，將均勻混合物轉移到氧化鋁坩堝中，在爐中在1300℃的溫度下在空氣氣氛中燒結6小時。螢光材料BaZr0.99Si3O9：0.01Cr3+的XRD圖譜如第19圖所示。螢光材料BaZr0.99Si3O9：0.01Cr3+在460nm波長激發下的光致發光光譜如第25圖所示。
如第19圖所示，螢光材料BaZr0.99Si3O9：0.01Cr3+的XRD圖譜表明所有衍射峰與標準JCPDS匹配良好。這意味著由於Cr3+活化劑的摻雜，晶格沒有受到影響。換句話說，活化劑Cr3+進入晶格而沒有任何可檢測的雜質峰。BaZr0.99Si3O9：0.01Cr3+屬於空間群P6c2的六方晶結構。
如第25圖所示，在460nm波長的激發下，螢光材料BaZr0.99Si3O9：0.01Cr3+的光致發光光譜。螢光材料BaZr0.99Si3O9：0.01Cr3+覆蓋600nm-1100nm範圍內的寬頻紅外光發光，特別是650nm-1050nm範圍內。考
慮到離子半徑和價態，Cr3+離子被認為取代Zr4+占位。此外，XRD的結果有力地證實了這些元素進入晶格而沒有任何可檢測的雜質。700nm處的尖銳發光線表示Cr3+的特徵R線躍遷，這歸因於自旋禁阻的2E→4A2躍遷。然而，以800nm為中心的從650nm到1050nm的寬峰，歸因於在鋯八面體對稱結構和電子-聲子耦合中的一些無序鉻的自旋容許4T2→4A2躍遷。
表8示出組裝成光電子裝置測試螢光材料BaZr0.99Si3O9：0.01Cr3+的結果。從光電子裝置發光的輻射通量的總量為323.9mW。其中，在650nm至1050nm的紅外範圍內發光的輻射通量接近1.2mW，這證實該螢光材料可以作為紅外螢光材料正常工作。
實施例9(Zn3Al1.98Ge4O14：0.02Cr3+)
以化學計量比稱重前驅體ZnO、Al2O3、Cr2O3和GeO2。通過充分混合並在瑪瑙研缽中研磨15分鐘的確定時間，將秤取的前驅體製成均
勻混合物。之後，將均勻混合物轉移到氧化鋁坩堝中，在爐中在1300℃的溫度下在空氣氣氛中燒結6小時。螢光材料Zn3Al1.98Ge4O14：0.02Cr3+的XRD圖譜如第21圖所示。螢光材料Zn3Al1.98Ge4O14：0.02Cr3+在460nm波長激發下的光致發光光譜如第22圖所示。
如第21圖為Zn3Ga1.98Ge4O14：0.02Cr3+的XRD圖譜。
如第22圖所示，螢光材料Zn3Al1.98Ge4O14：0.02Cr3+在460nm波長激發下的光致發光光譜。螢光材料Zn3Al1.98Ge4O14：0.02Cr3+覆蓋600nm-1100nm範圍內的寬頻紅外光發光，特別是650nm-1050nm範圍內。考慮到離子半徑和價態，Cr3+離子被認為取代Al3+占位。此外，XRD的結果有力地證實了這些元素進入晶格而沒有任何可檢測的雜質。700nm處的尖銳發光線表示Cr3+的特徵R線躍遷，這歸因於自旋禁阻的2E→4A2躍遷。然而，從650nm延伸到1050nm的寬峰歸因於在鋁八面體對稱結構和電子-聲子耦合中的一些無序鉻的自旋容許4T2→4A2躍遷。
表9示出組裝成光電子裝置測試螢光材料Zn3Al1.98Ge4O14：0.02Cr3+的結果。光電子裝置發光的輻射通量的總量為450.7mW，在650nm至1050nm的紅外範圍內發光的輻射通量接近12.4mW，這證明該螢光材料可以作為紅外螢光材料正常工作。
實施例10(Ca2Ga1.98GeO7：0.02Cr3+)
根據化學計量比稱量前驅體CaCO3、Ga2O3、Cr2O3和GeO2。將秤取的前驅體充分混合並在瑪瑙研缽中研磨，直至獲得均勻的混合物。然後將混合物在管式爐中在1250℃下燒結6小時並冷卻至室溫。螢光材料Ca2Ga1.98GeO7：0.02Cr3+的XRD圖譜如第23圖所示。螢光材料Ca2Ga1.98GeO7：0.02Cr3+在460nm波長激發下的發光光譜如第24圖所示。
如第23圖所示，在通過單階段燒結合成後再次研磨的螢光材料的XRD圖譜表明所有衍射峰與標準JCPDS 38-1828(ICSD-239735)很好地匹配。這意味著Cr3+的摻雜不會影響晶格結構。換句話說，活化劑Cr3+摻入晶格中而沒有任何可檢測的雜質峰。Ca2Ga1.98GeO7：0.02Cr3+屬於空間群P-421m的四方晶系結構。
第24圖示出在460nm波長的激發下螢光材料Ca2Ga1.98GeO7：0.02Cr3+的光致發光發光光譜。螢光材料Ca2Ga1.98GeO7：0.02Cr3+覆蓋600nm-1100nm範圍內的寬頻紅外光發光，具體地在650nm-1050nm的範圍內。考慮到離子半徑和價態，Cr3+離子被認為是Ga3+占位的替代物。除此之外，還有兩個Ga3+占位元，它們由四面體圖案中的四個氧離子配位，可用於將鉻摻入晶體結構中。700nm處的尖銳發光線表示Cr3+的特徵R線躍遷，這歸因於自旋禁阻的2E→4A2躍遷。然而，從650nm
延伸到1050nm的寬峰歸因於鉻在鎵四面體對稱結構和電子-聲子耦合中的自旋容許4T2→4A2躍遷。
表10示出組裝成光電元件裝置測試螢光材料Ca2Ga1.98GeO7：0.02Cr3+的結果。從光電子裝置發光的輻射通量的總量為65.5mW。其中，在650nm至1050nm的紅外範圍內發光的輻射通量接近0.3mW，這證實該螢光材料可以作為紅外螢光材料正常工作。
實施例11(Zn3Ga1.98Ge4O14：0.02Cr3+)
以化學計量比稱重前驅體ZnO、Ga2O3、Cr2O3和GeO2。通過充分混合並在瑪瑙研缽中研磨15分鐘，將秤取的前驅體製成均勻混合物。之後，將均勻混合物轉移到氧化鋁坩堝中，在爐中在1300℃的溫度下在空氣氣氛中燒結6小時。螢光材料Zn3Ga1.98Ge4O14：0.02Cr3+的XRD圖譜如第25圖所示。螢光材料Zn3Ga1.98Ge4O14：0.02Cr3+在460nm波長激發下的光致發光光譜如第26圖所示。
如第25圖所示，螢光材料Zn3Ga1.98Ge4O14：0.02Cr3+的XRD圖譜。
如第26圖所示，在460nm波長的激發下，螢光材料Zn3Ga1.98Ge4O14：0.02Cr3+的光致發光光譜。螢光材料Zn3Ga1.98Ge4O14：0.02Cr3+覆蓋600nm-1100nm範圍內的寬頻紅外光發光，特別是650nm-1050nm範圍內。考慮到離子半徑和價態，Cr3+離子被認為是Ga3+占位的替代物。此外，XRD的結果有力地證實了這些元素進入晶格而沒有任何可檢測的雜質。700nm處的尖銳發光線表示Cr3+的特徵R線躍遷，這歸因於自旋禁阻的2E→4A2躍遷。然而，從650nm延伸到1050nm的寬峰歸因於在鎵八面體對稱結構和電子-聲子耦合中的一些無序鉻的自旋容許4T2→4A2躍遷。
表11示出組裝成光電子裝置測試螢光材料Zn3Ga1.98Ge4O14：0.02Cr3+的結果。從光電子裝置發光的輻射通量的總量為506.6mW。其中，在650nm至1050nm的紅外範圍內發光的輻射通量接近20.3mW，這證實該螢光材料可用作紅外螢光材料正常工作。
實施例12至15(Zn3Ga1.98Ge5O16：0.02Cr3+、Zn3Ga1.98Ge3O12：0.02Cr3+、Zn3Ga1.98Ge2O10：0.02Cr3+、Zn3Ga1.98GeO8：0.02Cr3+)。
根據化學計量比稱量前驅體ZnO、Ga2O3、Cr2O3和GeO2。將秤取的前驅體充分混合並在瑪瑙研缽中研磨，直至獲得均勻的混合物。然後將混合物在管式爐中在1200℃下燒結6小時並冷卻至室溫。螢光材料Zn3Ga1.98Ge5O16：0.02Cr3+的XRD圖譜如第27圖所示。螢光材料Zn3Ga1.98Ge5O16：0.02Cr3+在460nm波長激發下的發光光譜如第28圖所示。
如第27圖所示，從Zn3Ga1.98Ge2O10：0.02Cr3+螢光材料的XRD圖譜中觀察到沒有可檢測的雜質峰。這意味著Cr3+的摻雜不會影響晶格結構。換句話說，活化劑Cr3+成功地摻入晶格中。
第29、31和33圖分別是實施例13的螢光材料Zn3Ga1.98Ge3O12：0.02Cr3+的XRD圖譜；實施例14的螢光材料Zn3Ga1.98Ge2O10：0.02Cr3+的XRD圖譜；第33圖是實施例15的螢光材料Zn3Ga1.98GeO8：0.02Cr3+的XRD圖譜。
如第28、30、32和34圖所示，在460nm波長的激發下，螢光材料Zn3Ga1.98Ge5O16：0.02Cr3+、Zn3Ga1.98Ge3O12：0.02Cr3+、Zn3Ga1.98Ge2O10：0.02Cr3+、Zn3Ga1.98GeO8：0.02Cr3+的光致發光光譜。螢光材料覆蓋600nm-1100nm範圍內的紅外光發光，特別是在650nm-1050nm的範圍內。考慮到離子半徑和價態，認為Cr3+離子取代了Ga3+占位。700nm處的尖銳發光線表示Cr3+的特徵R線躍遷，這歸因於自旋禁阻的2E→4A2躍遷。
表12示出組裝成光電子裝置測試Zn3Ga1.98Ge5O16：0.02Cr3+、Zn3Ga1.98Ge3O12：0.02Cr3+、
Zn3Ga1.98Ge2O10：0.02Cr3+、Zn3Ga1.98GeO8：0.02Cr3+螢光材料的結果。從光電子裝置發光的輻射通量的總量分別為360.4mW、499.4mW、384.5mW和113.7mW。其中，在650nm至1050nm的紅外範圍內發光的輻射通量分別為10.9mW、12.3mW、18.2mW和10.5mW。這證實了所有螢光材料都可作為紅外螢光材料工作。測試結果如表12所示。
儘管已經通過示例的方式並且根據優選實施例描述了本發明，但是應該理解，本發明不限於所公開的實施例。相反，旨在涵蓋各種修改和類似佈置(對於本領域技術人員而言是顯而易見的)。因此，所申請專利範圍應當符合最廣泛的解釋，以包含所有這些修改和類似的安排。
1‧‧‧電子裝置
2‧‧‧半導體晶片
3‧‧‧螢光材料
4‧‧‧第一電連接件
5‧‧‧第二電連接件
6‧‧‧殼體
7‧‧‧反射器
8‧‧‧凹槽
Claims (9)
- 一種光電子裝置，包括：一半導體晶片，其用於在該光電子裝置工作期間發出一激發光；以及一螢光材料，其受該激發光激發下，發射出波長範圍600~1500nm的光；其中，該螢光材料的化學式為La3Ga5(1-x)M1O14：5xCr3+，其中0.01x
0.1，M1為Si或Ge。
- 一種光電子裝置，包括：一半導體晶片，其用於在該光電子裝置工作期間發出一激發光；以及一螢光材料，其受該激發光激發下，發射出波長範圍600~1500nm的光；其中，該螢光材料的化學式為La3(1-x)Ga5(1-y)GeO14：3xSm3+,5yCr3+，其中0.01x
0.5和0.01
y
0.1。
- 一種光電子裝置，包括：一半導體晶片，其用於在該光電子裝置工作期間發出一激發光；以及一螢光材料，其受該激發光激發下，發射出波長範圍600~1500nm的光；其中，該螢光材料的化學式為Ca3Ga2-xGe3O12：xCr3+，其中0<x0.1。
- 一種光電子裝置，包括：一半導體晶片，其用於在該光電子裝置工作期間發出一激發光；以及一螢光材料，其受該激發光激發下，發射出波長範圍600~1500nm的光；其中，該螢光材料的化學式為LaGa1-xGe2O7：xCr3+，其中0<x0.2。
- 一種光電子裝置，包括：一半導體晶片，其用於在該光電子裝置工作期間發出一激發光；以及一螢光材料，其受該激發光激發下，發射出波長範圍600~1500nm的光； 其中，該螢光材料的化學式為BaZr1-xSi3O9：xCr3+，其中0<x0.1。
- 一種光電子裝置，包括：一半導體晶片，其用於在該光電子裝置工作期間發出一激發光；以及一螢光材料，其受該激發光激發下，發射出波長範圍600~1500nm的光；其中，該螢光材料的化學式為Zn3Al2-xGe4O14：2xCr3+，其中0<x0.2。
- 一種光電子裝置，包括：一半導體晶片，其用於在該光電子裝置工作期間發出一激發光；以及一螢光材料，其受該激發光激發下，發射出波長範圍600~1500nm的光；其中，該螢光材料的化學式為Ca2Ga2(1-x)GeO7：2xCr3+，其中0<x0.1。
- 一種光電子裝置，包括：一半導體晶片，其用於在該光電子裝置工作期間發出一激發光；以及一螢光材料，其受該激發光激發下，發射出波長範圍600~1500nm的光；其中，該螢光材料的化學式為Zn3Ga2(1-x)GeyO(6+2y)：xCr3+，其中0<x0.5，y為1至5之間的整數。
- 如請求項8所述之光電子裝置，其中，該螢光材料的化學式為Zn3Ga2(1-x)Ge4O14：2xCr3+，其中0<x0.2。
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