综述：蓝光芯片激发的Ce3+激活石榴石荧光粉研究进展

这篇综述系统总结了Ce3+激活石榴石荧光粉（pc-WLEDs）的最新研究进展，涵盖发光机理、合成方法（如固相反应、溶胶-凝胶法）、多色发光调控（青/绿/黄/橙光）及热稳定性机制（斯托克斯位移、德拜温度），为高显色指数（CRI）固态照明提供了材料设计策略。

　　

蓝光芯片激发的Ce³⁺激活石榴石荧光粉研究全景

发光机理与结构特性

石榴石结构通式为{A}₃[B]₂(C)₃O₁₂，具有立方晶系和Ia空间群。Ce³⁺的4f→5d跃迁产生宽带发射，其发光性能受晶体场分裂（ε_cfs）、斯托克斯位移（ΔS）和德拜温度（Θ_D）共同调控。例如，Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺（YAG:Ce³⁺）的黄色发射源于5d能级在八面体场中的分裂。

合成技术对比

• 固相反应法：制备的YAG:Ce³⁺粒径约3μm，内量子效率（IQE）达87%，但能耗高；
• 溶胶-凝胶法：可获得95nm纳米颗粒，但IQE显著降低至51.2%；
• 微波辅助法：1.9μm球形颗粒IQE达88%，体现快速合成的优势。

多色发光调控策略

通过化学单元共取代实现发射波长从青（496nm）到橙（600nm）的精准调控：

• 青色荧光粉：Ca₂LuAlGa₂Si₂O₁₂:Ce³⁺（FWHM=102nm）填补480-520nm"青色缺口"，使pc-WLEDs显色指数（Ra）达96.6；
• 橙色荧光粉：Mg_2.5Y_1.5Al_1.5Si_2.5O₁₂:Ce³⁺通过增强晶体场使发射红移至600nm，提供丰富红光成分。

热稳定性突破

热猝灭机制包括热电离、浓度猝灭和交叉弛豫。Lu_2.9Ba_0.1Al_1.8Ba_0.2Al_2.7Si_0.3O₁₂:Ce³⁺在423K下保持95%发光强度，归因于高德拜温度（605K）和小斯托克斯位移。

未来挑战

当前红色Ce³⁺石榴石荧光粉仍稀缺，需开发新型基质；纳米荧光粉的量子效率（如40% vs 体材料90%）和封装应力问题亟待解决。机器学习辅助设计和高通量计算将加速材料探索，推动健康照明与生物医学应用。