1 江苏大学 材料科学与工程学院，江苏 镇江 212013
2 中国科学院上海硅酸盐究所 透明陶瓷研究中心，上海 201899
3 中国科学院大学 材料科学与光电工程中心，北京 100049
实现高发光效率、高亮度和良好的热稳定性是固态照明的迫切要求。因此，用于高功率发光二极管或激光二极管（LED/LD）的高性能荧光转换材料具有重要的研究意义。在这项工作中，通过将Lu3+离子引入YAG∶Ce荧光陶瓷中方法作为有效策略来改善YAG∶Ce荧光材料的发光性能。采用固相反应和真空烧结法制备了不同Lu3+含量的（Lu，Y）3Al5O12∶Ce荧光陶瓷（LuYAG∶Ce荧光陶瓷）。随着Lu3+含量的增加，LuYAG∶Ce荧光陶瓷中的Y3+位点被Lu3+位点取代，Ce3+的发射峰呈现从573 nm到563 nm的蓝移现象。当Lu3+含量为60%时，通过将LuYAG∶Ce荧光陶瓷与蓝光LED组合，其发光强度达到最大值，流明效率达到114 lm?W-1。使用450 nm激光源与LuYAG∶Ce荧光陶瓷构建了透射模式下的激光驱动照明装置。随着功率密度从2.2 W·mm-2增加到39 W·mm-2，Lu3+含量为60%的荧光陶瓷光通量从128 lm增加到1 874 lm，且没有发光饱和的迹象，最佳发光效率达到128 lm·W-1。因此，LuYAG∶Ce荧光陶瓷有望成为高功率LED/LD照明的潜在荧光转换材料。
（Lu，Y）3Al5O12∶Ce荧光陶瓷 固态照明 荧光转换材料 高亮度 （Lu，Y）3Al5O12∶Ce transparent ceramic phosphors（TCPs） solid-state lighting color conversion materials high-brightness
1 1.江苏大学 材料科学与工程学院, 镇江 212013
2 2.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 透明光功能无机材料重点实验室, 上海 201899
3 3.中国科学院大学 材料科学与光电工程中心, 北京 100049
彩色氧化锆陶瓷具有鲜艳色彩、高折射率、耐磨损、耐腐蚀及对人体无毒等优点, 被广泛应用于电子、装饰等领域。本研究采用共沉淀法合成了平均粒径为15.9 nm的立方相Ce:8YSZ纳米粉体。以经过800 ℃煅烧4 h的粉体为原料, 通过两步烧结技术制备了具有高光学透过率和高红色度的Ce:8YSZ透明陶瓷,并系统研究了空气预烧温度对红色Ce:8YSZ透明陶瓷微观结构、直线透过率和色度的影响。当预烧温度从1200 ℃升高到1300 ℃时, Ce:8YSZ陶瓷的平均晶粒尺寸从0.3 μm增大到2.2 μm, 同时相对密度从87.2%增加到97.1%。经过1275 ℃空气预烧2 h并结合1700 ℃热等静压烧结3 h所得的Ce:8YSZ透明陶瓷表现出最佳的光学质量和最大的红色度值, 在700 nm处的直线透过率为47.6%, 红色度为52.0。
Ce:8YSZ 红色透明陶瓷 空气预烧 热等静压烧结 光学性能 Ce-doped 8YSZ red transparent ceramics air pre-sintering hot isostatic pressing optical property
1 江苏大学 材料科学与工程学院，江苏 镇江 212013
2 中国科学院上海硅酸盐研究所 透明光功能无机材料重点实验室，上海 201899
3 中国科学院大学 材料与光电研究中心，北京 100049
4 Istituto di Fisica Applicata “N. Carrara”，Consiglio Nazionale delle Ricerche，CNR⁃IFAC，Via Madonna del Piano 10C，50019 Sesto Fiorentino（Fi），Italy
5 Istituto Nazionale di Ottica，Consiglio Nazionale delle Ricerche，CNR‑INO，Via Madonna del Piano 10C，50019 Sesto Fiorentino（Fi），Italy
以NH4HCO3为沉淀剂，通过共沉淀法合成了分散性良好的Dy，Tb∶LuAG纳米粉体，并研究了前驱体的热分解行为、粉体的物相及显微形貌。在不添加任何烧结助剂的情况下，采用真空预烧结合热等静压烧结技术首次制备出高透明的Dy，Tb∶LuAG陶瓷，并研究了预烧温度对陶瓷显微形貌及光学质量的影响。当预烧温度为1 600 ℃时，退火后的Dy，Tb∶LuAG陶瓷（厚度为1.5 mm）在578 nm处的直线透过率达到83.6%，平均晶粒尺寸为0.9 μm。此外，退火后的3%Dy，1%Tb∶LuAG透明陶瓷在447 nm的吸收截面积为1.3×10-21 cm2，半高宽为3.0 nm，与商用GaN蓝色激光二极管具有良好的匹配性。研究表明，Dy，Tb∶LuAG透明陶瓷在黄光激光领域具有潜在的应用价值。
Dy，Tb∶LuAG 透明陶瓷 共沉淀法 热等静压烧结 Dy，Tb∶LuAG transparent ceramics co-precipitation method hot isostatic pressing
1 江苏大学 材料科学与工程学院， 江苏 镇江 212013
2 中国科学院上海硅酸盐研究所 透明光功能无机材料重点实验室， 上海 201899
3 中国科学院大学 材料与光电研究中心， 北京 100049
4 上海应用技术大学 理学院， 上海 201418
5 厦门大学 材料学院， 福建 厦门 361005
通过固相反应结合真空烧结制备了(CexLu1-x)3Al5O12(Ce∶LuAG，x=0.0005，0.001，0.002，0.003，0.004)透明陶瓷。厚度为1.0 mm的Ce∶LuAG陶瓷在500~800 nm波长范围内的直线透过率大于75%。研究了不同浓度Ce∶LuAG陶瓷在454 nm蓝光LED激发下的吸收和发射特性，获得了可调的相关色温(5 653~7 433 K)。 所制备的Ce∶LuAG陶瓷具有优异的热性能和发光性能，在225 ℃下的PL强度较室温仅下降7%，0.1%Ce∶LuAG陶瓷在蓝光LED激发下的发光效率达到179 lm/W。进一步研究了不同厚度Ce∶LuAG陶瓷的发光饱和性能，1 mm厚的0.1%Ce∶LuAG陶瓷在功率密度为24.6 W/mm2的蓝光LD激发下获得了3 646 lm的高光通量，同时没有出现发光饱和现象。研究结果表明，Ce∶LuAG透明陶瓷具有高发光效率和热稳定性，适合用于大功率固态照明。
发光饱和 Ce∶LuAG陶瓷 颜色转换器 高亮度 luminescence saturation Ce∶LuAG ceramics color converter high-brightness
1 1.江苏大学 材料科学与工程学院, 镇江212013
2 2.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 透明光功能无机材料重点实验室, 上海 201899
3 3.华北光电技术研究所 固体激光科学与技术实验室, 北京100015
4 4.中国科学院大学 材料与光电研究中心, 北京 100049
Yb:YAG透明陶瓷由于具有宽的吸收带和发射带、高增益、低的热负载、长的荧光寿命、高的量子效率等优点而成为有应用前景的高功率固体激光器用增益介质。本研究优化了粉体的性能并制备了高透明的Yb:YAG陶瓷。以碳酸氢铵为沉淀剂, 分别以纯水或乙醇/水混合物为溶剂, 采用共沉淀法合成了5at%Yb:YAG纳米粉体。在1250 ℃下煅烧4 h得到的所有粉体均为纯YAG相。与纯水溶剂制备的粉体相比, 醇水溶剂制备的粉体具有更小的平均晶粒尺寸和更低的团聚程度。以醇水溶剂制备的粉体为原料, 采用真空烧结法在不添加烧结助剂的情况下成功制备了5at%Yb:YAG透明陶瓷, 并对1500~1825 ℃烧结20 h和1800 ℃烧结10~50 h所得陶瓷的微观结构和直线透过率进行了探究。除在1825 ℃下烧结20 h所得的陶瓷外, 其余的5at%Yb:YAG陶瓷都具有均匀的微观结构。在1800 ℃下烧结50 h制备的5at%Yb:YAG陶瓷具有最高的光学质量, 在1100和400 nm处的直线透过率分别为78.6%和76.7%(样品厚度为2.2 mm)。该Yb:YAG透明陶瓷在937 nm处的吸收截面为5.03×10-21 cm2, 在1031 nm处的发射截面为13.48×10-21cm2。
Yb:YAG透明陶瓷 醇水共沉淀法 真空烧结 微观结构 光学性能 Yb:YAG transparent ceramic alcohol-water co-precipitation vacuum sintering microstructure optical property
1 南昌大学光伏研究院, 江西 南昌330031
2 国立科技大学化学与材料工程学院, 伊斯兰堡H-12, 巴基斯坦
采用溶胶-凝胶法制备了聚乙二醇(PEG2000)改性TiO2薄膜,研究了PEG2000添加量对TiO2薄膜的微结构、表面形貌、透射率和自清洁性能的影响。以紫外光为光源,分析了PEG2000含量对TiO2薄膜光催化活性的影响。结果表明,所制备的薄膜均为锐钛矿结构;通过调节PEG2000的添加量,可以调控薄膜的微观结构,从而调控TiO2薄膜的光学性能和自清洁性能。
材料 二氧化钛薄膜 自清洁性 聚乙二醇改性 微结构
