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材料学院科研动态第九期
近日，我校材料学院稀土发光团队在稀土掺杂YAG玻璃陶瓷的侵蚀行为及发光性能的研究中取得重要进展，研究成果在国际陶瓷领域权威期刊《Journal of the American CeramicSociety》（JCR大类一区）上发表，论文题目为《Erosion Behaviorand Luminescence Properties of Y3Al5O12:Ce3+-Embedded Calcium Bismuth Borate Glass Ceramics for WLEDs》（《白光LED用硼铋钙玻璃基YAG玻璃陶瓷的侵蚀行为及发光性能》）论文的第一作者为我校材料学院稀土发光团队夏李斌博士，学校材料学院梁彤祥教授和校稀土荧光材料与器件研究所叶信宇教授为论文的共同通讯作者。
引言
论文题目：
《Erosion Behaviorand Luminescence Properties of Y3Al5O12:Ce3+-Embedded Calcium Bismuth Borate Glass Ceramics for WLEDs》（《白光LED用硼铋钙玻璃基YAG玻璃陶瓷的侵蚀行为及发光性能》）
DOI: 10.1111/jace.15932
论文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/jace.16062
通讯作者及第一作者：
论文的第一作者为我校材料学院稀土发光团队夏李斌博士，学校材料学院梁彤祥教授和校稀土荧光材料与器件研究所叶信宇教授为论文的共同通讯作者。
引言：
白光LED，因其具有长寿命、节能、环保等优点，近年来被广泛应用于通用照明、指示显示、背光源、汽车大灯等领域。然而，目前商用白光LED，因有机物封装导致的热稳定性差、缺少红光而致的低显色性等问题，限制了其在高功率、高品质照明领域的应用。本文中，研究团队以稀土红光玻璃为载体，替代现有LED的有机物封装，不仅大幅度提升了器件的热稳定性，而且在一定程度上弥补了LED中的红光不足；在与YAG荧光粉复合制备成玻璃陶瓷后，实现了良好的暖白光发射。研究的开展，将对大功率高效白光LED用荧光玻璃陶瓷的制备和发展应用，提供可靠的理论依据和实践参考。
成果简介
针对目前YAG玻璃陶瓷研究中荧光粉与玻璃基质的侵蚀行为研究缺乏、玻璃基质成本高、红光不足等问题，研究团队首次以稀土掺杂的硼铋酸盐玻璃作为基质，采用二次熔融浇注法制备了YAG玻璃陶瓷，利用DSC实验模拟，以及XPS、SEM、XRD、荧光寿命、吸收光谱、激发/发射光谱等手段，研究了玻璃陶瓷中YAG荧光粉受玻璃基质的侵蚀行为过程、变价离子价变行为、发光离子间的能量传递、玻璃陶瓷发光性能随温度的变化规律等，得到了一种低成本、高热稳定性、高量子效率以及良好发光性能的高功率白光LED用玻璃陶瓷。
图文导读
△图1制备的稀土红光玻璃基质具有良好的红光性能
△图2 DSC反应模拟证实700℃时YAG荧光粉与玻璃基质发生反应
△图3 SEM/EDS分析YAG与玻璃基质侵蚀反应的程度
△图4 XRD分析侵蚀反应的产物
△图5 XPS分析侵蚀反应过程玻璃结构变化与变价离子价变的规律
△图6制备玻璃陶瓷与传统白光LED有机物封装的热稳定性比较
△图7制备玻璃陶瓷的发光性能随YAG掺杂浓度、样品厚度等因素的变化规律
小结
本项工作中，研究团队制备了一种高透过性的稀土红光玻璃，并以此为基质与YAG荧光粉复合二次烧结得到了YAG玻璃陶瓷。DSC实验模拟表明在700°C时YAG荧光粉与玻璃基质发生了反应。YAG玻璃陶瓷的制备中，随着温度从640到700°C的上升，YAG受玻璃基质侵蚀的程度总体较小、但随温度上升而增大。侵蚀的产物包括Al3Y(BO3)4, Al3Eu(BO3)4,Bi24B2O39, Ca12Al14O33等晶相，且这些产物没有进入玻璃相。Bi离子的价态在制备过程中未发生变化；Eu3+、Ce3+发光离子之间的能量传递由于晶相/非晶相的空间隔离，而得到有效抑制。制备的YAG玻璃陶瓷的量子效率达82.01 %，150°C时热稳定性较传统LED封装提升了近50%，玻璃陶瓷装配蓝光LED芯片后器件的发光性能指标为流明效率105.3 lm/W,色温3940 K，显色指数70.1。以上研究表明该工作制备的YAG玻璃陶瓷，由于其低成本、高热稳定性、高量子效率以及良好发光性能等优势，有望应用于高功率白光LED照明领域。
夏李斌博士简介：
夏李斌，2018年6月在职博士研究生毕业于江西理工大学矿业工程专业，主要研究方向为稀土玻璃、陶瓷的结构与光学性能研究。目前主持完成江西省科技厅项目、省教育厅研究项目3项；主持完成江西省教育厅重点教改项目1项，第1完成人获批校级教学成果奖2项；指导国家级创新创业训练项目1项、获江西省创新创业项目优秀指导教师1次。近年来以第一作者发表SCI、EI收录期刊论文8篇、发表核心期刊等论文10余篇，以第一发明人申请发明专利1项。被邀请作为J Non-Cryst Solids等SCI期刊审稿人。
