白光发光二极管(LED)因其高效、成本低廉、使用时间长、环保等优点在固态照明市场上有着极大的市场竞争力。当前制造白光LED的最常用方法是将Y3Al5O12:Ce3+(YAG:Ce3+)黄色荧光粉涂覆在蓝光LED芯片上。YAG:Ce3+黄色荧光粉作为白光LED的核心材料之一，对白光LED器件的光色品质起着决定性作用。现有研究表明，阳离子取代是一种理想的改善或修饰YAG:Ce3+发光特性的方法。因此，我们利用非等价共取代的方式基于YAG:Ce3+进行结构设计，进而调节其光学性能，并研究光学性能调制与局域晶体环境之间的构效关系，最终获得光学性能优异，适用于高品质白光LED器件的荧光材料。主要的工作与结论如下：
　　(1)通过M2+-Si4+取代Y3+-Al3+，设计了Y3-xMxAl5-xSixO12:Ce3+(M=Ba，Sr，Ca，Mg,x=0.2,0.4,0.6,0.8,1.0)系列新型固溶体荧光粉，XRD数据和Rietveld精修证实，M2+离子占据了石榴石荧光粉的十二面体Y3+位，Si4+占据四面体Al3+格位，晶体结构得到保持，并分析了晶体结构随M2+离子半径的演变规律，晶胞体积和晶格常数随着离子半径增大而增大。
　　(2)由于M2+-Si4+离子对对局域结构的调控作用，实现了Y3-xMxAl5-xSixO12:Ce3+(M=Ba，Sr，Ca，Mg,x=0.2,0.4,0.6,0.8,1.0)部分荧光粉的光学性能的增强，在Y1.94MAl4SiO12:Ce3+(M=Ba,Sr,Ca,Mg)荧光粉中，随着金属离子半径的减小，在460nm激发下发射光谱表示出连续红移。
　　(3)计算了1mol的金属离子掺杂条件下的内量子效率，Y1.94MAl4SiO12:Ce3+(M=Ba,Sr,Ca,Mg)的发光IQE分别为：M=Ba为92.89％，M=Sr为89.54％，M=Ca为82.55％，M=Mg为81.43％。YAG:Ce3+的IQE为89.97％。结果表明Y1.94MAl4SiO12:Ce3+(M=Ba,Sr,Ca,Mg)具有优异的光转换能力，适用于白光LED。
　　(4)Y1.94MAl4SiO12:0.06Ce3+(M=Ba,Sr,Ca,Mg)的热稳定性随M2+半径的增加而增加，Y1.94BaAl4SiO12:0.06Ce3+在150℃时的发光强度相对于其室温强度为93.32％，出色的热稳定性使荧光粉可用于大功率白光LED。通过分析Y3-xMxAl5-xSixO12:Ce3+(M=Ba，Sr，Ca，Mg.x=0.2,0.4,0.6,0.8,1.0)荧光粉结构刚性的变化情况，解释热稳定性提升的机制，对进一步的荧光粉性能优化设计提供理论参考价值。
　　(5)1mol的金属离子掺杂条件下，Y1.94MAl4SiO12:0.06Ce3+(M=Ba,Sr,Ca,Mg)荧光粉的微观形貌，研究了Y1.94MAl4SiO12:0.06Ce3+(M=Ba,Sr,Ca,Mg)荧光粉的色坐标偏移规律以及25-200℃的色坐标偏移，随着掺杂金属离子半径的逐渐减小，色坐标向红色区域产生了较大的偏移。
　　(6)研究Y3-xMxAl5-xSixO12:0.06Ce3+(M=Ba，Sr，Ca，Mg,x=0.2,0.4,0.6,0.8,1.0)系列荧光粉的线性收缩率，Y1.94MAl4SiO12:0.06Ce3+(M=Ba，Sr，Ca，Mg)对于M=Mg，线性收缩率约为19.86%，对于M=Ca，线性收缩率约为19.66%，对于M=Sr，线性收缩率约为20.86%，对于M=Ba，线性收缩率分别为17.93%，对于纯YAG:Ce3+，线性收缩率为1.40%。显然，Y1.94MAl4SiO12:0.06Ce3+(M=Ba,Sr,Ca,Mg)荧光粉的线性收缩比YAG:Ce3+大得多。显著的线性收缩表明Y1.94MAl4SiO12:0.06Ce3+在真空烧结下极有可能形成致密的透明陶瓷。