【摘 要】
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随着现代社会的发展,人们对照明器件的要求愈发严格。白色发光二极管（LED）由于其节能、环保、高效、寿命长等众多非凡特性而逐渐取代传统的照明光源,被誉为下一代主流照明光源。基于蓝光芯片结合商业Y3Al5O12:Ce3+黄色荧光粉的荧光转换LED法是实现白光LED最常用的方法。然而,由于Y3Al5O12:Ce3+发射光谱中红光组分的缺失,致使获得的白光遭受着显色性较低、相关色温过高等缺陷。为了提升白光
【基金项目】
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山西省青年三晋学者特聘教授支持计划; 山西省自然科学基金面上项目（No.20210302123153）; 发光材料与器件国家重点实验室开放基金（No.2020-skllmd-01）
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随着现代社会的发展,人们对照明器件的要求愈发严格。白色发光二极管（LED）由于其节能、环保、高效、寿命长等众多非凡特性而逐渐取代传统的照明光源,被誉为下一代主流照明光源。基于蓝光芯片结合商业Y3Al5O12:Ce3+黄色荧光粉的荧光转换LED法是实现白光LED最常用的方法。然而,由于Y3Al5O12:Ce3+发射光谱中红光组分的缺失,致使获得的白光遭受着显色性较低、相关色温过高等缺陷。为了提升白光LED的显色指数,研究人员常常会在制作过程中添加红色荧光粉去弥补红光不足的缺陷。但是,在蓝光芯片发出的蓝光和Y3Al5O12:Ce3+荧光粉的黄光发射之间（480-520 nm）存在明显的发射缺失,即所谓的“青色间隙”。光谱中青色间隙的存在造成了白光发射的不连续,使获得的白光的质量较差。为此,开发出高效的荧光粉对于实现高颜色质量的白光LED十分重要。针对上述提及的显色指数低、相关色温高等缺陷,本文开发出了一系列的可被蓝光激发的宽带Ce3+离子掺杂石榴石荧光粉,并对样品的物相,晶体结构,形貌,光学特性,热稳定性等进行了系统性的分析。主要研究结果如下所示:（1）采用高温固相法成功地合成了一系列的Ce3+离子掺杂Ca Gd2HfScAl3O12石榴石荧光粉。XRD和精修结果显示Ca Gd2HfScAl3O12:Ce3+石榴石荧光粉属于立方晶系,空间群为Ia（?）d。同时得到Ca Gd2HfScAl3O12:2%Ce3+荧光粉的晶格参数为a=b=c=12.450（?）,α=β=γ=90°,V=1929.59（4）（?）~3。令人印象深刻的是,我们发现Ca Gd2HfScAl3O12:2%Ce3+荧光粉在300-500 nm波长范围内呈现出一条峰值为452 nm的吸收带。在452 nm激发下,由于Ce3+离子5d（?）4f的跃迁,Ca Gd2HfScAl3O12:2%Ce3+荧光粉在470-750 nm波长范围内显示出一个宽的发射带,其峰值为564 nm,相应的半高宽为151 nm。此外,Ca Gd2HfScAl3O12:2%Ce3+样品的CIE色坐标和量子效率分别被计算为（0.4485,0.5157）和30.4%。最后,通过使用450 nm蓝光LED芯片结合商业YAG:Ce3+黄色荧光粉制作了白光LED器件,在60 m A的电流下其产生了低显色指数（Ra=74.7,R9=-12.7）和高相关色温（CCT=6554 K）的白光。与之相对的是,另一个白光LED器件由我们所制备的Ca Gd2HfScAl3O12:2%Ce3+黄色荧光粉组合450 nm蓝光LED芯片制作而成,它产生了更高的显色指数（Ra=84.5,R9=26.3）和5649 K的低相关色温。这项工作表明新开发的宽带黄色Ca Gd2HfScAl3O12:2%Ce3+石榴石荧光粉能作为潜在的颜色转化剂应用在高颜色质量的荧光转换白光LED中。（2）在本研究中,我们报道了一种能够实现全光谱照明的高效的宽带绿色CaY2HfScAl3O12:Ce3+石榴石荧光粉。在450 nm光的激发下,最佳样品CaY2HfScAl3O12:2%Ce3+在460-750 nm波长范围内呈现出一条峰值为532 nm的宽的绿色发射带,相应的半高宽计算为121 nm。相较于商业Y3Al5O12:Ce3+黄色荧光粉,CaY2HfScAl3O12:Ce3+绿色荧光粉的发射能够覆盖光谱中的青色区域,因此能够最小化所谓的青色间隙。重要的是,CaY2HfScAl3O12:2%Ce3+样品的内、外量子效率分别高达78.9%和46.6%。最后,通过使用CaY2HfScAl3O12:2%Ce3+绿色荧光粉和商业Ca Al Si N3:Eu2+红色荧光粉结合450 nm蓝光LED芯片制作了一个白光LED器件,该器件在180 m A电流导通下产生了超高显色指数（Ra=98.0,R9=97.5）3602 K低相关色温的全光谱暖白光。
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