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钇铝石榴石YAG具有优异的热学、光学和机械性能,是一种应用广泛的稀土离子掺杂基质材料。在高温窗口、激光材料、荧光材料等领域都有着非常重要的应用。尤其是纯YAG在高温窗口领域的的应用近年来备受关注,YAG透明陶瓷在高温窗口领域性能不亚于蓝宝石,同时要明显优于局限于1100℃以下工作的石英。然后蓝宝石也受限于成本高,生长周期长的问题,这使得YAG透明陶瓷在高温窗口领域有一定的市场前景。 白光LED由于其本身使用寿命长,高效的等优势被广泛研究。当前使用最广泛的LED封装方式就是在商用蓝光LED芯片上面涂覆一层Ce∶YAG荧光粉硅胶,一部分蓝光经荧光粉转换为中心波长在530nm的黄光,剩余部分的蓝光透射出来与黄光通过混色原理得到白光。然而有机硅胶热导率差,在高温下容易老化变形,这将会使得LED灯具的光效和色坐标都恶化。另一方面随着社会对大功率LED的需求,LED芯片的发热进一步明显。这种情况下将逐步暴露出传统封装方式的缺点,这在一定程度上局限了荧光粉在高功率灯具上的应用。Ce∶YAG荧光陶瓷可以充分克服以上限制因为它的荧光离子分布均匀,同时热导率高、机械强度好。故而在LED领域倍受关注。本论文以商业氧化物粉体为原料,采用固相反应和真空烧结技术制备高透明性纯YAG和Ce∶Cr∶YAG, Ce∶Pr∶YAG荧光陶瓷,以及Ce∶Cr∶YAG, Ce∶Pr∶YAG与MgAl2O4复相体系的透明陶瓷,并对材料性能表征测试。工作内容主要包括以下几点: 1、制备了164*55*15mm的大尺寸纯YAG透明陶瓷,并且通过纯YAG的制备来逐步改善工艺:对烧结温度,保温时间,球磨过程等工艺的优化,提高透明陶瓷质量。 2、制备了不同Ce浓度掺杂的YAG透明陶瓷,对其物相、显微结构进行了表征分析,并研究了其光谱性能,重点是考察Ce4+离子的抑制方法和相应的机理。 3、Ce∶Cr∶YAG, Ce∶Pr∶YAG荧光陶瓷制备工艺的优化,通过激发、发射光谱等光谱测试验证了Ce3+—Cr3+/Pr3+直接能量转移的存在,并深入研究Ce∶Cr∶YAG,Ce∶Pr∶YAG荧光陶瓷的红光补偿效应对改善色温和显色指数的意义。重点通过LED封装中的测试分析考察该体系荧光陶瓷在LED中的应用,与商业LED蓝光芯片封装实现了高品质的白光输出,最大光效达到了831m/W,色温4905K,显色指数72. 4、制备了Ce∶ Pr∶ YAG/MgAl2O4复合透明陶瓷,对比了两种不同工艺制备下的陶瓷物相、光学照度。其光学照度要优于单相的Ce∶YAG荧光陶瓷,是一种有市场前景的荧光陶瓷。