金屬元素?fù)诫s尖晶石型鎵酸鎂的研究進(jìn)展

姚 勇，郭 銳

（南昌大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，江西南昌330000）

鎵酸鎂（MgGa2O4）是一種尖晶石結(jié)構(gòu)的鎵酸鹽，由氧化鎂（MgO）和氧化鎵（Ga2O3）復(fù)合而成，屬于立方晶系、面心立方點(diǎn)陣，空間族為Fd3m，晶格常數(shù)a=0.828 6 nm［1－2］，具有良好的介電和發(fā)光性能、抗輻射損傷能力，以及高溫和化學(xué)穩(wěn)定性，是一種很有前途的材料。由于內(nèi)部存在本征缺陷，MgGa2O4在藍(lán)色可見光區(qū)擁有自激活的發(fā)射帶［3］，可應(yīng)用于場致發(fā)射顯示器等，同時(shí)，它也是一種良好的發(fā)光材料基質(zhì)。近年來，稀土及過渡金屬元素?fù)诫s鎵酸鹽的發(fā)光材料因可作為發(fā)光二極管（LEDs）、固態(tài)激光器的介質(zhì)，以及用于各種發(fā)光應(yīng)用的熒光粉，受到了人們廣泛的關(guān)注［4－8］。筆者總結(jié)了近年來稀土及過渡金屬元素單摻雜、共摻雜MgGa2O4尖晶石的光學(xué)性能研究。

1 金屬元素單摻雜MgGa2O4 的研究

一般來說， 稀土和過渡金屬離子作為雜質(zhì)進(jìn)入到半導(dǎo)體材料的系統(tǒng)， 替代基質(zhì)晶格中的陽離子格位成為發(fā)光中心，可使基體表現(xiàn)出不同的光學(xué)性能。

1.1 Cr 元素的摻雜

Cr 是MgGa2O4中最常見的摻雜元素，并且摻雜工藝簡單。Cr3+替換Ga3+，降低了晶格環(huán)境的對(duì)稱性，其3d5電子構(gòu)型促進(jìn)了在700 nm 處的窄帶發(fā)射和650～1 000 nm 范圍內(nèi)的寬帶發(fā)射，分別歸因于2E→4A2和4T2→4A2的躍遷，是鎵酸鹽體系中理想的近紅外發(fā)光中心［9］。摻雜Cr3+的發(fā)光材料可應(yīng)用于生物成像探針、可調(diào)諧激光器等領(lǐng)域，近年來受到了廣泛關(guān)注。

N.Basavaraju 等［10］以MgO、Ga2O3、三氧化鉻（CrO3）為原料，采用固相法制備了一種長余輝熒光體MgGa2O4：Cr3+（MGO）。 研究表明，在230 nm 光激發(fā)下， 發(fā)射光譜在650～770 nm 范圍內(nèi)呈現(xiàn)出一個(gè)寬峰，峰值位于707 nm 處。 由陽離子反演引起的結(jié)構(gòu)缺陷導(dǎo)致MGO 具有長時(shí)間的余輝特性。 在活體成像技術(shù)方面，與硅酸鹽相比，MGO 結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，且具有更高的磷光強(qiáng)度，同時(shí)，其平均熒光波長在生物組織光學(xué)窗口內(nèi)紅移了25 nm。 M.A.F.M.da Silva等［11］以MgO、Ga2O3和氧化鉻（Cr2O3）為原料，通過固相法制備了不同濃度Cr3+摻雜的MgGa2O4－Ga2O3體系。光致發(fā)光（PL）測試結(jié)果顯示，八面體配位的Cr3+在紅色和紅外區(qū)域表現(xiàn)出寬帶發(fā)射。 在400 nm 和450 nm 光激發(fā)下，Cr3+摻雜量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為0.5%和1.0%的樣品得到的發(fā)射譜帶比其他樣品更為明顯。此外，與Cr3+摻雜的單相（MgGa2O4、Ga2O3）相比，該體系具有更寬、更強(qiáng)的發(fā)光帶［12］。 X.L.Duan 等［13］以檸檬酸為螯合劑，采用溶膠－凝膠法合成了MgGa2O4：Cr3+納米晶，并研究了其陽離子分布、光學(xué)特性與退火溫度、鉻含量之間的關(guān)系。 結(jié)果表明，晶體內(nèi)部陽離子分布紊亂，二價(jià)和三價(jià)陽離子均存在于四面體和八面體兩個(gè)位置；隨著退火溫度的升高，反演參數(shù)（八面體Mg2+的比例）減小，其變化趨勢與四面體Ga3+或Cr3+的比例相同。 此外，反演參數(shù)也隨Cr3+濃度的增加而增大， 進(jìn)而引起晶體光吸收特性的改變。吸收光譜分析表明，位于430 nm 和580 nm 處的吸收峰分別是由八面體配位Cr3+的4A2（4F）→4T1（4F）和4A2（4F）→4T2（4F）躍遷所致，而在370 nm 附近的吸收帶則與四面體配位的Cr3+有關(guān)。 A.Mondal 等［14］采用水熱法合成了Cr3+摻雜的MgGa2O4納米顆粒，并對(duì)其結(jié)構(gòu)與發(fā)光性能進(jìn)行了研究。 結(jié)果顯示，粉體具有立方相結(jié)構(gòu)和純晶體性質(zhì)， 顆粒尺寸為10～70 nm。 由于在MgGa2O4基質(zhì)中加入了Cr3+，其光學(xué)帶隙分布在5.19～5.36 eV。 激發(fā)光譜顯示了位于225、445 nm 和558 nm 處3 條激發(fā)帶。 發(fā)射光譜表明，畸變的Cr3+在225 nm 光激發(fā)下產(chǎn)生自旋禁戒躍遷2E（2G）→4A2（4F），得到了峰值位于707 nm 處的發(fā)射峰，將樣品在該波長下激發(fā)5 min 后，在1 h 內(nèi)觀察到了明顯的余輝信號(hào)。

此外，張萬鑫等［15］以氧化鋅（ZnO）、MgO、Ga2O3、Cr2O3為原料，采用固相法高溫?zé)Y(jié)，制備了一系列磷光體ZnxMg1－xGa2O4：Cr3+（x=0～1.0）， 并研究了Zn2+替代Mg2+對(duì)樣品的結(jié)構(gòu)和光學(xué)特性的影響。 結(jié)果顯示，合成的樣品均為尖晶石結(jié)構(gòu)，表明Zn2+、Cr3+分別替代Mg2+、Ga3+完全進(jìn)入MgGa2O4晶格。 光致發(fā)光測量表明，樣品以Cr3+為發(fā)光中心，由電子的2E→4A2能級(jí)躍遷所致，且隨著Zn2+摻入量的增加，發(fā)射峰的位置發(fā)生了藍(lán)移，樣品的紅色長余輝性質(zhì)也逐漸提高。

1.2 Co 元素的摻雜

Co 也是MgGa2O4中較為常見的摻雜元素，Co2+所在配位場的不同會(huì)導(dǎo)致其顏色發(fā)生改變。 在八面體配位場中，Co2+有3 個(gè)躍遷帶，分別對(duì)應(yīng)于自旋允許躍遷4T1（4F）→4T2（4F），4A2（4F），4T1（4P）［16］。 在四面體配位場中，Co2+的能級(jí)為4T2（4F），4T1（4F），2E（2G）和4T1（4P），此時(shí)Co2+有兩個(gè)自旋禁戒躍遷4A2（4F）→4T1（4P）和4A2（4F）→4T1（4F）［17］。 通過摻雜得到的MgGa2O4：Co2+材料在發(fā)光強(qiáng)度、 外量子效率等方面都可達(dá)到較高的水平，作為可調(diào)諧介質(zhì)非常具有吸引力。

X.L.Duan 等［18］采用溶膠－凝膠技術(shù)合成了Co2+摻雜的MgGa2O4納米粉體，X 射線衍射（XRD）及傅里葉紅外光譜（FT－IR）分析表明，MgGa2O4尖晶石形成于600 ℃， 且在600～1 000 ℃范圍內(nèi)是唯一晶相，晶粒尺寸在5～30 nm。吸收光譜顯示，樣品在1.5 μm附近呈現(xiàn)出寬吸收帶， 表明Co2+位于MgGa2O4納米晶的四面體位置。 L.P.Sosman 等［19］通過傳統(tǒng)的固相法高溫?zé)Y(jié)制備了Co2+摻雜的MgGa2O4多晶樣品，并在室溫和77 K 下對(duì)其光致發(fā)光性能進(jìn)行了研究。結(jié)果證實(shí)了Co2+在四面體位置發(fā)生了自旋允許躍遷4T1（4P）→4A2（4F），并確定了其能量過程。發(fā)射光譜在680 nm 處得到了強(qiáng)而寬的發(fā)射帶， 摻雜量為0.1%（原子分?jǐn)?shù)） 的MgGa2O4：Co2+發(fā)射帶的綜合強(qiáng)度最高，外量子效率接近1.0，當(dāng)Co2+濃度繼續(xù)提高時(shí)，樣品發(fā)生了濃度猝滅。 呂海亮等［20］采用低溫燃燒法在500 ℃快速合成了MgGa2O4：Co2+納米晶， 結(jié)果表明，Co2+完全進(jìn)入MgGa2O4晶格，沒有改變基質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)與晶格參數(shù)，晶體的平均大小為30 nm 左右，結(jié)晶度高， 排列規(guī)整。 激發(fā)光譜顯示了四面體格位Co2+在650 nm 處的最強(qiáng)激發(fā)峰， 發(fā)射光譜顯示了樣品在678 nm 處的強(qiáng)發(fā)射峰［4T1（4P）→4A2（4F）］和近紅外區(qū)的弱發(fā)射峰［4T1（4P）→4T2（4F）］。

值得一提的是，S.S.Pedro 等［21］在室溫下對(duì)儲(chǔ)存了24 a 的MgGa2O4：0.1%Co2+進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征與性能測試。 結(jié)果表明，即使過了很長時(shí)間，樣品并未發(fā)生化學(xué)降解和結(jié)構(gòu)變化，光學(xué)性質(zhì)仍保持不變，在低溫下也出現(xiàn)了相同的寬頻帶和強(qiáng)烈的發(fā)光， 顯示了其高質(zhì)量、高效率、壽命長、高穩(wěn)定性等特點(diǎn)，是一種具有較長使用壽命的光學(xué)器件候選材料。

1.3 Dy、Eu 元素的摻雜

由于具有特殊的4f電子層構(gòu)型，稀土離子在吸收能量后能發(fā)射出各種波長的電磁輻射， 能級(jí)躍遷通道數(shù)量眾多， 因此被廣泛用于激發(fā)和發(fā)光材料。Dy3+在可見光區(qū)域有兩個(gè)主要的發(fā)射， 分別對(duì)應(yīng)于4F9/2→6H15/2（藍(lán)光）和4F9/2→6H13/2（黃光）的躍遷，除此之外還有紅光發(fā)射，對(duì)應(yīng)于4F9/2→6H11/2的躍遷，通過調(diào)節(jié)黃光和藍(lán)光的強(qiáng)度比例（Y/B），從而可使Dy3+實(shí)現(xiàn)白光發(fā)射［22－24］；Eu3+具有窄帶發(fā)射，當(dāng)Eu3+在晶格中占據(jù)反演中心時(shí)， 發(fā)生5D0→7F1躍遷， 在595 nm處輻射發(fā)出橙光；當(dāng)Eu3+不占據(jù)反演中心時(shí)，則發(fā)生5D0→7F2躍遷，在611 nm 左右發(fā)射出紅光［25］。

目前只有少量文獻(xiàn)報(bào)道了稀土元素Dy、Eu 單摻雜MgGa2O4的研究，并表現(xiàn)出較好的光學(xué)性能。

L.Yu 等［26］采用溶膠－凝膠法制備了Dy3+摻雜含有MgGa2O4納米晶的MgO－Ga2O3－SiO2（MGS）微晶玻璃， 激發(fā)光譜顯示了MgGa2O4納米晶體的寬帶吸收，基體將能量傳遞給Dy3+，提高了Dy3+的發(fā)射效率。當(dāng)MGS 在紫外線下（254 nm）激發(fā)時(shí)，肉眼可以觀察到強(qiáng)烈的白光發(fā)射。 H.Liu 等［27］以六水合硝酸鎂［Mg（NO3）2·6H2O］、Ga2O3、氧化鏑（Dy2O3）和氧化銪（Eu2O3） 為原料， 采用固相法分別制備了不同濃度Dy3+、Eu3+摻雜的MgGa2O4粉體。XRD 分析表明，稀土離子進(jìn)入了MgGa2O4晶格位， 對(duì)基體的晶體結(jié)構(gòu)影響較小。PL 測試結(jié)果表明，隨著摻雜濃度的提高，磷光體的最大激發(fā)和發(fā)射強(qiáng)度會(huì)降低， 即出現(xiàn)了濃度猝滅現(xiàn)象。 在350 nm 下激發(fā)MgGa2O4：Dy3+，得到了位于480、575、665 nm 處3 組發(fā)射峰，分別對(duì)應(yīng)Dy3+的4F9/2→6H15/2、6H13/2、6H11/2的躍遷，顯示了其應(yīng)用于白色LED 的潛力；在280 nm 下激發(fā)MgGa2O4：Eu3+時(shí)，可觀察到明亮的紅色發(fā)射（ 峰值在620 nm附近），對(duì)應(yīng)于Eu3+的5D0→7F2的躍遷；Y.Li 等［28］采用凝膠輔助高溫煅燒工藝， 在高溫1 600 ℃條件下制備了Eu3+摻雜的MgGa2O4紅色熒光體。研究表明，通過降低反應(yīng)源中的鎂濃度， 可在基體中形成陰離子和陽離子空位， 進(jìn)而有利于大尺寸稀土離子的摻入。 同時(shí)， 摻雜效應(yīng)激活了電子從主晶格向Eu3+的5D0能級(jí)的唯一能級(jí)躍遷，導(dǎo)致樣品在紅色波段（峰值為613 nm） 產(chǎn)生強(qiáng)單色發(fā)射。 當(dāng)Mg1－xEuxGa2O4+y（x=3.5%）在257 nm 下激發(fā)時(shí)，最大外量子效率達(dá)87%，可作為低能量激發(fā)的紅色熒光粉。

1.4 其他元素的摻雜

除了上述摻雜常用的元素Co、Cr、Dy、Eu 之外，近年來對(duì)Mn、Ni、Pr 等元素?fù)诫sMgGa2O4的研究也日益增多。

G.K.B.Costa 等［29］以MgO、Ga2O3、碳酸錳（Mn2CO3）為原料，采用固相法合成了Mn2+摻雜的MgGa2O4熒光粉。 研究表明，隨著摻雜濃度的提高，粉體的形貌未發(fā)生明顯的變化；合成的MgGa2O4：Mn2+粉體可在紫外光下被激發(fā)，在綠色區(qū)域產(chǎn)生強(qiáng)烈的發(fā)射峰，而在綠光激發(fā)下， 樣品又可在紅色區(qū)域得到較寬的發(fā)射帶， 是潛在的綠色和紅色光源的良好候選。 T.Suzuki 等［30］采用浮區(qū)法生長了摻雜Ni2+的MgGa2O4單晶體，研究結(jié)果表明，制備的單晶屬于MgGa2O4尖晶石結(jié)構(gòu)。 在974 nm 下激發(fā)時(shí)，可觀察到晶體在1 100～1 600 nm 的寬帶熒光，室溫下壽命為1.6 ms，量子效率達(dá)到56%，在光通信應(yīng)用中有著廣闊的前景。 Y.Li 等［28］采用凝膠輔助高溫煅燒工藝制備了Pr3+摻雜的MgGa2O4藍(lán)綠色熒光體，研究表明，稀土離子摻雜的濃度對(duì)量子效率有很大的影響。當(dāng)Pr3+摻雜量為2.5%（原子分?jǐn)?shù)）的樣品在247 nm 下激發(fā)時(shí)，可得到強(qiáng)烈的藍(lán)綠色發(fā)射（峰值為497 nm），最大外量子效率達(dá)92%，可應(yīng)用于固態(tài)激光器等。 相關(guān)摻雜產(chǎn)物的光學(xué)特性及其應(yīng)用匯總見表1。

表1 金屬元素?fù)诫sMgGa2O4 材料及其發(fā)光性能

2 金屬元素共摻雜MgGa2O4 的研究

單一的稀土/過渡金屬元素通過摻雜進(jìn)入到MgGa2O4晶格中，有利于局域能級(jí)的形成，使基體表現(xiàn)出良好的光學(xué)性能。 除此之外，稀土、過渡金屬元素共摻雜時(shí)， 通過離子間的敏化等相互協(xié)同作用能進(jìn)一步增強(qiáng)MgGa2O4的發(fā)光特性， 以下總結(jié)了稀土及過渡金屬元素共摻雜MgGa2O4的研究進(jìn)展。

X.L.Duan 等［31］采用溶膠－凝膠法合成了Co、Cr共摻雜的MgGa2O4納米顆粒，并研究了其微觀結(jié)構(gòu)、吸收和熒光特性。結(jié)果表明，合成的樣品為混合尖晶石結(jié)構(gòu)，大部分Ga3+位于八面體位置；隨著摻雜濃度的提高，四面體Ga3+和八面體Mg2+的比例增大。樣品在可見光區(qū)表現(xiàn)出兩條較寬的吸收帶， 且吸收強(qiáng)度隨摻雜濃度的增加而增大， 進(jìn)而導(dǎo)致它們顏色的不同。 發(fā)射光譜得到了位于680 nm 和700 nm 處兩個(gè)發(fā)射峰，分別對(duì)應(yīng)Co2+的4T1（4P）→4A2（4F）躍遷和Cr3+的2E→4A2躍遷，是一種良好的紅色光源材料。 J.Sun等［32］同樣采用溶膠－凝膠法制備了稀土元素Er、Yb共摻雜的MgGa2O4納米晶玻璃陶瓷，并系統(tǒng)研究了原料含量和燒結(jié)溫度對(duì)樣品結(jié)構(gòu)的影響。 結(jié)果表明，制得的納米晶體尺寸為8～10 nm，MgO 和Ga2O3的加入量越多，加熱溫度越高，得到的MgGa2O4晶體數(shù)量就越多，尺寸也就越大。 稀土離子的存在對(duì)MgGa2O4的晶體結(jié)構(gòu)影響較小。 通過共摻雜Yb3+、Er3+，可顯著提高Er3+的發(fā)光效率。 在980 nm 光激發(fā)下，樣品的紅色、綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光和近紅外發(fā)光（1.5 μm）顯著增強(qiáng)，可應(yīng)用于激光器和光纖放大器等。

Y.M.Moon 等［33］以MgO、Ga2O3、氧化錳（MnO）為原料， 采用固相法制備了MgGa2O4：Mn2+綠色熒光粉，并研究了MgGa2O4：Mn2+在不同共摻雜劑（Eu2+、Ce3+、Al3+）作用下的光致發(fā)光性能。 結(jié)果顯示，MgGa2O4：Mn2+，Eu2+/Ce3+在紫外激發(fā)和真空紫外激發(fā)下的發(fā)光過程完全不同，無論激發(fā)能大小，Eu2+、Ce3+對(duì)Mn2+激活劑的致敏發(fā)光都會(huì)產(chǎn)生；Al3+的摻雜則會(huì)使樣品的發(fā)射峰位置向長波段移動(dòng)， 同時(shí)導(dǎo)致基體在紫外照射下的吸收能力大幅度降低；摻雜量（物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）分別為0.15%Eu2+和0.1%Ce3+的MgGa2O4：Mn2+材料具有最強(qiáng)的綠色熒光， 是等離子顯示器綠色發(fā)光材料的良好候選。E.H.Song 等［34］采用固相法，在高溫1 350 ℃條件下， 燒結(jié)合成了一系列Mn、Yb共摻雜的Mg1－xMnxGa1.98Yb0.02O4（x=0～0.2）粉體，當(dāng)以976 nm 的輻射光作為激發(fā)光源時(shí)，可觀察到樣品在507 nm 處的綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光（UC）。 隨著Mn2+含量的增加，UC 強(qiáng)度逐漸提高， 在x=0.05 時(shí)達(dá)到最大值；當(dāng)x=0.2 時(shí)，樣品出現(xiàn)了濃度猝滅，對(duì)高效光電器件的開發(fā)具有重要意義。A.Luchechko 等［35］采用高溫固相反應(yīng)法制備了MgGa2O4：Mn2+，Eu3+多晶體，研究表明，樣品仍具有尖晶石結(jié)構(gòu)，但Eu3+的摻入導(dǎo)致基體產(chǎn)生了輕微的畸變，晶格常數(shù)增大，晶粒大小分布在1～5 μm。PL 測試結(jié)果顯示，樣品被激發(fā)后得到在430 nm 處的藍(lán)光發(fā)射、505 nm 處的綠光發(fā)射和617 nm 處的橙光發(fā)射。 發(fā)光光譜表明，Eu3+的摻雜會(huì)使基體發(fā)射的相對(duì)強(qiáng)度和Mn2+的發(fā)光產(chǎn)生變化，此外，激發(fā)波長的改變也會(huì)導(dǎo)致發(fā)光強(qiáng)度在基質(zhì)發(fā)光、Mn2+和Eu3+離子發(fā)射所對(duì)應(yīng)的3 個(gè)光譜區(qū)域重新分布。 MgGa2O4：Mn2+，Eu3+的這種特性可用來控制發(fā)光光譜，從而在可見光區(qū)得到高效的發(fā)光材料，尤其是白光熒光粉。

元素單摻雜、共摻雜是目前常見的摻雜方式。為了繼續(xù)提高M(jìn)gGa2O4的光學(xué)性能， 盡可能地發(fā)揮其應(yīng)用潛力，拓寬應(yīng)用范圍，研究人員也在嘗試使用多種金屬元素?fù)诫sMgGa2O4來進(jìn)行相關(guān)的研究。 J.L.Wang 等［36］以MgO、Ga2O3、氧 化 鐿（Yb2O3）、氧 化 鉺（Er2O3）、MnCO3為原料，采用高溫固相反應(yīng)法合成了Er、Yb、Mn 三摻雜的MgGa2O4粉體。 研究結(jié)果顯示，樣品與尖晶石MgGa2O4結(jié)構(gòu)一致，表明Er3+、Yb3+、Mn2+成功結(jié)合到MgGa2O4的主晶格中。 由于三摻雜體系中形成了Yb3+－Mn2+二聚體， 在980 nm 下激發(fā)時(shí)，Mn2+可以選擇性地增強(qiáng)Er3+的綠色（507 nm）上轉(zhuǎn)換發(fā)光和近紅外（1.5 μm）下轉(zhuǎn)換發(fā)光，顯示了該種材料在溫度傳感器、 光傳輸?shù)榷喾N領(lǐng)域的重要應(yīng)用價(jià)值。

3 結(jié)語

綜上所述， 稀土及過渡金屬元素?fù)诫s可以明顯提高M(jìn)gGa2O4的光學(xué)性能， 使其能更好地應(yīng)用于光學(xué)成像、可調(diào)諧激光器、顯示及光存儲(chǔ)器件等多個(gè)領(lǐng)域。在金屬元素?fù)诫sMgGa2O4的研究中，摻雜元素的種類對(duì)其性能有著重要的影響， 且都存在最佳摻雜濃度。 目前有關(guān)過渡金屬元素?fù)诫sMgGa2O4的研究較多，且具有較好的發(fā)光性能，而Dy、Eu 等稀土元素?fù)诫sMgGa2O4的研究較少。此外，當(dāng)前關(guān)于鎵酸鹽發(fā)光材料的發(fā)光機(jī)理模型的構(gòu)建還不夠完善， 對(duì)摻雜過程中猝滅等現(xiàn)象的研究也不夠詳盡。

針對(duì)以上在當(dāng)前研究中存在的問題， 筆者提出如下幾點(diǎn)建議：第一，今后可以進(jìn)一步著重研究離子摻雜，包括Dy、Eu 等稀土元素單摻及共摻對(duì)尖晶石型MgGa2O4結(jié)構(gòu)與性能的影響， 并在已有的研究基礎(chǔ)上對(duì)其發(fā)光過程及機(jī)理進(jìn)行系統(tǒng)深入的探究。 第二，離子電負(fù)性標(biāo)度［37］是解釋金屬離子在基質(zhì)中發(fā)光等性能的好方法。 電負(fù)性是表示分子中的原子將電子吸引向自身的能力的標(biāo)度， 利用基于有效離子勢建立起來的、 用于計(jì)算離子電負(fù)性的模型能很好地反映過渡金屬收縮、配位場穩(wěn)定化等現(xiàn)象，同時(shí)，還可用來計(jì)算主族元素的Lewis 酸強(qiáng)度、 三價(jià)鑭系化合物的電荷轉(zhuǎn)移能等性質(zhì)， 實(shí)現(xiàn)對(duì)材料結(jié)構(gòu)與性能的合理預(yù)測，揭示摻雜的基本規(guī)律，并進(jìn)一步設(shè)計(jì)具有新性能的材料［38-40］。選擇合適的摻雜離子，并將實(shí)驗(yàn)與理論計(jì)算相結(jié)合， 這對(duì)今后的研究工作也具有一定的指導(dǎo)意義。

此外，還可嘗試對(duì)MgGa2O4基質(zhì)進(jìn)行改造，如通過摻入Zn、Yb 等元素來改變基體的晶體場環(huán)境，或是利用離子敏化作用實(shí)現(xiàn)能量傳遞等途徑， 調(diào)節(jié)和改善摻雜離子的光譜性能， 從而得到應(yīng)用價(jià)值更高的新型材料。