合肥工业大学LED荧光材料研究获重要进展

合肥工业大学材料科学与工程学院陈雷和蒋阳课题组，在钇铝石榴石系列LED 荧光材料及其光色调控机制方面取得重要进展，为进一步提高LED 荧光材料的性能提供了重要依据。 相关成果发表于《科学报告》杂志。

钇铝石榴石是重要的宝石晶体，可应用于固体激光器基质和闪烁体探测器等。 其中，三价铈离子激活的钇铝石榴石荧光粉（YAG：Ce）被广泛应用于家用照明和户外路灯中的大功率LED 器件。 为使LED 发光颜色从冷光向暖色光转变，目前常用的方法是在YAG：Ce 中用Gd 离子取代Y 离子，从而使荧光粉发射波长红移，达到降低色温、提高显色指数的效果。然而，Gd 取代Y 后会造成发光效率下降以及热稳定性变差。

陈雷等应用X 射线吸收精细结构等现代实验手段，结合电子能带结构理论计算研究证实，由于Gd 离子半径较大，在YAG 刚性结构中会造成电子云挤压变形，进而造成晶体场增强、电子有效质量减轻、电子铺展能级范围扩大和带隙减小。随着带隙减小、 从激发态至导带底自电离能级障碍降低以及电子有效质量减少，占据高能激发态的电子密度和电子离阈能力随温度升高而增强，造成效率下降与热猝灭增强。