近日，中國科學院上海光學精密機械研究所微納光電子功能材料實驗室研究員周圣明領銜的透明陶瓷課題組與上海理工大學合作，在白光照明用紅色熒光陶瓷研究方面取得進展。 

　　作為白光LED中最常用的波長轉換材料，Ce:YAG黃色熒光粉可以高效地將InGaN芯片發射的藍光轉換為黃光，從而混合得到照明用白光。但隨著現代生活對照明質量要求的不斷提高，Ce:YAG最大的問題在于其黃光峰值波長較短，混合白光中缺少紅光成分，因此顯色指數較低。與此同時，采用有機硅膠封裝熒光粉的白光LED在大功率高亮度照明的發展趨勢下，面臨著熱導率低、易老化、色點偏移等問題。因此，對全無機封裝的紅色熒光材料開發是近幾年學界和行業關注的焦點問題。 

　　在該項研究中，研究團隊首次制備了ZrO₂作為第二相的Ce:YAG陶瓷，發現Ce³⁺的發射波長隨ZrO₂的引入由540nm大幅紅移至570~610nm。不同于常見的大稀土離子（相較于Y³⁺）摻雜和M²⁺-N⁴⁺（如Mg²⁺-Si⁴⁺等）雙離子摻雜替代而使Ce³⁺發射紅移，ZrO₂-Ce:YAG中發射紅移被歸因于Zr⁴⁺在高溫真空環境下的還原成的Zr³⁺占據Y³⁺位后在晶格中形成氧空位缺陷，從而使Ce³⁺離子激發電子發生5d→氧空位能級的非輻射躍遷，導致最終發射波長的紅移。此發現為基于Ce:YAG體系的全無機紅色熒光材料研究提供了新思路。 

　　相關成果發表于《歐洲陶瓷學會會刊》。該項工作得到中科院國際合作項目和上海市科委創新項目的支持。 

　　論文鏈接 

　　圖1.ZrO₂-Ce:YAG退火前后的激發發射譜及熒光衰減曲線 

　　圖2.ZrO₂-Ce:YAG中CeO₈的晶格環境及位形坐標