1　引 言

介绍了石榴石结构荧光陶瓷在LED、LD光源中的应用，以及YAG∶Ce3+荧光陶瓷在医疗、博物馆、内窥镜照明等场景中的限制。研究者通过引入Mn2+离子来丰富红光发射，提高显色指数和色温。Mn2+-Si4+离子对的掺杂可以提升Mn2+的发光效率。Mn2+可以进入石榴石晶体结构的不同格位，形成不同颜色的发射中心。研究了Mn2+占位情况与掺杂浓度、烧结助剂、烧结气氛等因素的关系。本文通过真空烧结制备了不同浓度的Mn2+-Si4+离子对掺杂的YAG∶Ce3+荧光陶瓷，研究了Mn2+进入不同格位对发光性能的影响。

2　实验

实验部分详细描述了YAG:Ce3+荧光陶瓷样品的制备过程，包括精确称量原料、球磨、干燥、煅烧、成型、烧结和抛光。样品的物相、形貌、化学元素、发射光谱、激发光谱、荧光衰减曲线、吸收率、发射强度、量子效率以及与蓝光LD组合的白光LD器件性能等进行了全面表征。

3　结果与讨论

Mn2+掺杂YAG∶Ce3+荧光陶瓷的物相分析显示，不同浓度Mn2+的样品衍射峰与标准PDF卡片一致，无明显第二相。Mn2+掺杂浓度达到6%和8%时，荧光陶瓷熔点降低，晶面取向难以探测，衍射峰强度增加。OC系列样品衍射峰偏移不明显，DO系列样品随Mn2+浓度升高衍射峰向大角度偏移，表明晶格收缩。Mn2+掺杂量提高，样品颜色向橙黄色转变。

SEM图像显示，OC系列样品晶粒尺寸随Mn2+浓度增加而增大，Mn2+和Si4+取代Al3+位形成空位缺陷，提高扩散传质速率。DO系列样品晶粒尺寸随Mn2+浓度升高而下降，Mn2+固溶度较低。EDS面扫图谱显示Y、Al、Mn、Ce元素在陶瓷表面分布均匀。

激发光谱和发射光谱分析表明，随Mn2+掺杂浓度提高，激发带出现蓝移和红移趋势。Ce3+和Mn2+之间存在能量传递效应。发射光谱中，Ce3+的5d1→4f电子跃迁对应530 nm黄绿光发射，Mn2+的4T1→6A1跃迁对应588 nm和572 nm红光发射峰。Mn2+发射波长强烈依赖于晶体场强度。

荧光寿命分析显示，随Mn2+掺杂量提高，荧光寿命下降。Ce3+到Mn2+的能量转换效率随Mn2+浓度提高而提升。能量传递机理表明，Ce3+的5d能级在晶体场作用下劈裂，电子以无辐射弛豫形式将能量传递至Mn2+的4T1能级。

量子效率分析表明，随Mn2+浓度提高，内量子效率和外量子效率均下降。OC系列内量子效率、外量子效率均高于DO系列。Mn2+进入八面体格位时，Si4+作为体积补偿剂，有助于晶胞体积平衡，保障稳定发光。

基于YAG∶Ce3+，Mn2+荧光陶瓷的白光LD光源测试显示，Ce3+到Mn2+的能量传递在橙红光区域产生宽带发射峰，提升显色指数。Mn2+的发射相对强度随其掺杂浓度提高而增强，白光LD光源颜色从黄绿色转变为橙黄色。显色指数提升，色温降低，CIE色坐标向理想白光区域移动。发光效率降低。

4　结 论

研究了不同浓度Mn2+掺杂YAG∶Ce3+荧光陶瓷的发光性能，发现Mn2+成功掺入八面体和十二面体格位。OC系列样品因SiO2的电荷和体积补偿作用，晶体结构更稳定，量子效率优于DO系列。OC系列样品的PL谱中588 nm和725 nm发射峰对应Mn2+在不同格位的电子跃迁，而DO系列样品572 nm发射峰由Mn2+在扭曲十二面体格位的跃迁产生。DO系列样品的ηET值高于OC系列，因为十二面体格位的Mn2+与Ce3+能级匹配度更高。Y2.99Ce0.01Al4.98Mn0.06Si0.06O12荧光陶瓷封装的白光光源在445 nm蓝光激发下，显色指数为70.8，CCT为5117 K，色坐标为（0.3369,0.2937）。研究为提高YAG∶Ce3+荧光陶瓷光谱中的红光成分，提升激光光源显色性能提供了参考，有助于其在医疗、显示等领域的应用。