YAG:Ce³⁺荧光材料转换白光LED具有发光效率高、能耗低、寿命长和安全可靠等优点,是新一代全固态照明光源,在照明市场中占据不可代替的地位。但是,商业YAG:Ce³⁺荧光粉体颗粒较大且形貌不规则分布不均匀,不可避免地产生背反射与背散射,导致能量转换效率下降;此外,荧光粉/环氧树脂层的差导热性会引起荧光材料温度猝灭,环氧树脂层受长时间的热辐射会泛黄或发生脱落,降低白光LED使用的稳定性与寿命。透明YAG:Ce³⁺荧光膜有着更小与更均匀的颗粒尺寸、更强的附着力、更好的导热性、特别是有着较小的背反射与背散射效应,被认为是作为白光LED良好荧光转换层,受广泛研究者所关注。论文研究的出发点是制备可应用在白光LED上的高效发光性能的稀土掺杂YAG荧光膜,研究所取得结果如下:1.采用粉末靶材在石英基片上制备YAG:3.3%Ce³⁺荧光膜,对溅射过程中的溅射功率、氧气含量与退火工艺对沉积速率及性能的影响进行系统研究。由于粉末靶原子的表面结合能低于传统高温烧结陶瓷靶,薄膜的沉积速率得到了提高,达1.2μm/h。在最佳工艺条件下溅射2h,沉积薄膜厚度达2.92μm,经在H2/Ar还原气氛1100℃烧结10 h,薄膜为纯相YAG膜,在450 nm激发下,发光量子产率达23%。2.采用具有高溶解能力的乙二醇作为溶胶的溶剂,实现了高浓度溶胶下制备YAG:3.3%Ce³⁺荧光膜,涂膜40层,所制备YAG:Ce³⁺荧光膜为80 nm颗粒紧密堆积而成,厚度达4.3μm。所制备YAG:Ce³⁺荧光膜在可见光区域有着良好的透光性的同时,在蓝光区有着强吸收峰,发光量子产率达47%,可作为在白光LED的荧光转换层。3.以硝酸盐为原材料、尿素与氨基乙酸为辅助燃料采用溶胶燃烧法在较低温条件下制备了YAG:3.3%Ce³⁺荧光膜,在40层重复涂膜,膜层为大小约50 nm颗粒紧密堆积而成,膜厚达5.1μm。所制备的YAG:3.3%Ce³⁺荧光膜在蓝光区有着强吸收峰,波长大于500 nm处有着良好的透光性,发光量子产率达56%。所YAG:3.3%Ce³⁺荧光膜可应用在白光LED的封装,在8V电压,100 m A电流驱动下,发光效率为82 lm/W,色温为4536K,显色指数为75.6。4.研究了石榴石母体结构对Ce³⁺发光特性的影响。利用更大离子半径的Tb³⁺与Gd³⁺取代Y³⁺所在12面体位置,会增大晶体的晶场分裂能与晶格畸变效应,因此Ce³⁺的发光光谱半峰宽与峰值波长呈现了宽化与红移。以钪离子取代铝离子,发光光谱半峰宽呈现了宽化,但没有发生红移。适当增大石榴石的晶胞体积可减小Ce³⁺发生荧光猝灭的概率从而提高发Ce³⁺的发光强度;Ce³⁺发光峰的宽化与红移有效改善白光LED的发光性能,以TAG:3.3%Ce³⁺荧光膜所封装的白光LED的发光效率达72 lm/W,色温为4888 K,显色指数79.2;以（Y0.7Gd0.3）3Al5O12:3.3%Ce³⁺荧光膜所封装的白光LED的发光效率为88 lm/W,色温为4356 K,显色指数达78.3,而以（Y0.25Gd0.75）3Al5O12:3.3%Ce³⁺荧光膜所封装的白光LED,有着更高的显色指数81.2。5.论文研究了在YAG母体中Ce³⁺→Eu³⁺与Ce³⁺→Pr³⁺能量传递过程对荧光膜发光特性的影响,YAG:Ce³⁺/Eu³⁺与YAG:Ce³⁺/Pr³⁺荧光膜在红光区的发光性能均得到了提高,分别在610 nm与611 nm出现了尖锐的发光峰。Eu³⁺的共掺杂会引起母体中的Ce³⁺离子发生荧光猝灭,因此,虽然其在红光区的发光得到了提高,但荧光膜的整体发光强度大幅度的下降;在YAG:Ce³⁺/Pr³⁺荧光膜中,当Pr³⁺的掺杂浓度小于0.75%时,发光光谱的强度仍可保持在95%以上。首次制备的Y0.7Gd0.3AG:3.3%Ce³⁺,0.5%Pr³⁺荧光膜的发光峰红移到550 nm,在611 nm的尖锐的红光发射峰,其发光光谱强度相对YAG:3.3%Ce³⁺也得到了提高,对封装的白光LED性能得到了改善,发光效率为84 lm/W,显色指数为83.4,色温为4327 K。6.论文以共掺杂能量传递敏化剂来增强荧光膜对激发光的吸收能力而提高了所制备荧光膜的发光特性。由于母体中含有高浓度的激发跃迁为4f→5d的Tb³⁺离子,所制备的YTb AG:5%Eu³⁺与YTb AG:3.3%Ce³⁺在紫外区有着超强吸收峰,因此在275 nm激发条件下,在能量传递的作用下增强了所制备荧光膜的发光光谱强度。所制备的YTb AG:3.3%Ce³⁺荧光膜在275 nm激发下有着明亮的黄绿光发射;YTb AG:x%Eu³⁺荧光膜有可调控的发光性能,随着Eu³⁺荧浓度从0%增大5%,发光可从绿光向黄绿光、黄光、橙黄光、橙红光、红光转变。