新型荧光陶瓷研究获系列进展

 

近期，中国科学院上海硅酸盐研究所研究员李江团队和合作者在高亮度、高效率照明/显示用石榴石基荧光陶瓷领域取得系列研究进展。

团队在YAG:Ce陶瓷中引入气孔作为光学散射中心，有效减弱了荧光陶瓷中固有的全内反射效应对光提取效率的不利影响，并系统研究了气孔含量和孔径对YAG:Ce陶瓷的微观结构、光约束能力和光学性能的影响。

为减少荧光陶瓷在高功率激光照明中的热积累，团队采用高热导率的Al₂O₃作为第二相，首次通过放电等离子体烧结技术制备出了具有高热导率和发光饱和阈值的细晶粒Al₂O₃-YAG:RE（RE=Ce/Ce+Gd）复相荧光陶瓷，并系统研究了关键烧结参数对复相荧光陶瓷致密度、显微结构和发光性能的影响。在合适的工艺条件下，制备了使微观结构和发光性能达到最佳平衡的Al₂O₃-YAG:RE复相陶瓷。

研究团队采用固相反应烧结技术制备了绿色Al₂O₃-LuAG:Ce复相荧光陶瓷，进一步提高了陶瓷荧光转换器的热稳定性和高功率激光下的服役性能。Al₂O₃-LuAG:Ce复相陶瓷表现出优良的热稳定性、高量子产率和优异的发光性能。

为解决使用固相反应烧结技术制备复相荧光陶瓷存在的成分不均匀问题，团队采用共沉淀法来提高复相粉体的均匀性和烧结活性，通过增加Al³⁺、Y³⁺、Ce³⁺混合金属盐溶液中Al³⁺的含量制备出了组分和发光均匀性良好的Al₂O₃-YAG:Ce复相荧光陶瓷。

针对激光照明中现存的输出白光光色品质差的难题，团队设计了一种新颖的具有条形码结构的YAG:Ce/YAG:Cr/YAG:Pr荧光陶瓷，既解决了多掺杂离子荧光陶瓷中由于各离子之间能量转移导致的低光效的问题，又避免了复相陶瓷中不同层之间的再吸收或界面反应的问题，封装后得到了可调光电色性能的LED照明器件。 

相关论文信息：

https://doi.org/10.1111/jace.18949

https://doi.org/10.26599/JAC.2023.9220735

https://doi.org/10.26599/JAC.2023.9220710

https://doi.org/10.1111/jace.19238

https://doi.org/10.1016/j.optmat.2023.114628

https://doi.org/10.1111/jace.19508