Tm3+/Dy3+共激活单组分铌酸盐荧光粉：实现低色温高稳定性白光LED的创新突破

针对传统白光LED存在色温高、色漂移及多组分荧光粉复配难题，研究人员通过Tm3+补偿Dy3+蓝光缺陷的策略，开发出Ca2GdNbO6:Tm3+,Dy3+单组分白光荧光粉。该材料具有接近标准白光的色坐标（CIE 0.33,0.34）、低相关色温（CCT<4500K）及88%@150℃的优异热稳定性，为固态照明提供了高性能解决方案。

　　

在固态照明技术快速发展的今天，白光LED因其高效节能、长寿命等优势已成为主流照明选择。然而，当前商业化的解决方案面临两大技术瓶颈：采用蓝光芯片激发Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺（YAG:Ce）黄色荧光粉的方案存在红光成分不足导致的显色指数偏低（Ra<80）；而三基色荧光粉组合又面临配比控制困难、色漂移等问题。更棘手的是，传统Dy³⁺单掺杂材料因⁴F_9/2→⁶H_13/2（黄光）与⁴F_9/2→⁶H_{15/sub>（蓝光）发射强度失衡，往往产生偏离白光的暖黄色调。}

针对这些挑战，贵州大学的研究团队创新性地选择双钙钛矿结构Ca₂GdNbO₆（CGNO）作为基质，通过Tm³⁺的稳定蓝光发射（¹D₂→³F₄跃迁）补偿Dy³⁺的蓝光缺陷，设计出新型单组分白光荧光粉。研究人员采用高温固相法合成CGNO:xTm³⁺和CGNO:0.03Tm³⁺,yDy³⁺系列样品，通过XRD精修证实掺杂离子优先占据Gd³⁺位点，XPS分析显示Tm-O键能（531.2eV）与Dy-O键（531.5eV）的相似性确保晶格稳定性。

关键技术包括：1）1300℃固相烧结优化晶体结构；2）光谱分析系统量化Tm³⁺→Dy³⁺能量转移效率（达42.3%）；3）变温荧光测试评估热稳定性（150℃下发光强度保持率88%）；4）CIE色坐标计算与LED器件封装验证。

【Phase structure】
Rietveld精修显示所有样品保持Pnma空间群结构（R_wp=9.21%），Tm/Dy掺杂引起晶胞体积收缩（V=242.3→240.8?³），证实离子替代成功。

【Luminescence properties】
CGNO:0.03Tm³⁺在456nm呈现典型蓝光发射（半宽35nm），而CGNO:0.03Tm³⁺,0.04Dy³⁺样品通过Tm³⁺（456nm）与Dy³⁺（483/575nm）发射叠加，获得CIE（0.33,0.34）近标准白光，相关色温降至4289K。

【Thermal stability】
共掺杂样品在150℃下发光强度保持率（88%）显著高于单掺Dy³⁺样品（72%），归因于Tm³⁺的"能量缓冲"效应抑制了声子辅助猝灭。

【LED performance】
封装器件在20mA驱动下显色指数达82，光照物体时色差Δu'v'<0.003，满足室内照明要求。

这项研究通过精准的离子共掺杂策略，首次在CGNO体系中实现Tm³⁺/Dy³⁺协同发光，其创新性体现在：1）突破单组分荧光粉难以兼顾全光谱的瓶颈；2）通过Tm³⁺的"光谱校准"作用解决Dy³⁺黄蓝发射失衡问题；3）双钙钛矿结构赋予材料优异的热稳定性。该成果为发展新一代高显色、低色温固态照明器件提供了材料基础，相关技术已获中国国家自然科学基金（52262020）等项目的支持。