稀土掺杂透明陶瓷(以高荧光量子效率的YAG:Ce³⁺为主)凭借优异的发光性能、热传导和物理化学稳定性等优势,在照明与显示领域脱颖而出,成为高功率密度光源驱动发光的优选材料,在发光材料研究与应用领域获得了广泛关注。YAG:Ce³⁺荧光陶瓷在450 nm蓝色激光激发下具有高的量子效率,但其光谱中红光成分较低,当用于白光LED照明时,器件显色指数较低,色温偏高;当用于显示领域时,红光提取效率低。因此提高YAG:Ce³⁺荧光陶瓷光谱中红光成分的比例,对提升照明与显示器件的发光品质非常关键。有研究发现,增加Ce³⁺掺杂浓度可促使Ce³⁺光谱红移,但Ce³⁺离子半径大于Y³⁺,其在YAG晶格中的固溶度有限,且荧光效率亦会因为浓度淬灭效应显著降低。因此,克服YAG:Ce³⁺光谱红移过程中的荧光量子效率下降问题是本课题的研究内容之一。本论文拟在YAG晶格中引入离子半径较大的Sc³⁺取代Al³⁺,获得晶格膨胀的YSAG透明陶瓷,从而大幅提高稀土离子(Ce³⁺)在基质中的掺杂浓度。本课题以稀土离子在Y₂O₃-Al₂O₃-Sc₂O₃三元体系固溶体中的掺杂行为、发光性能为研究对象进行了系统研究,具体包括如下三方面:（1）采用真空固相反应法制备3Y₂O₃-5Al₂O₃-5x Sc₂O₃（YSAG）三元体系陶瓷。Sc₂O₃含量在x=0～44 at.%范围内可以获得晶格膨胀的YSAG固溶体,固溶体保持立方石榴石结构。XRD精修和固体核磁分析结果表明,在YSAG三元体系陶瓷中大部分Sc³⁺占据八面体中心位置,[Al O₆]转变成[Al O₄],小部分Sc³⁺占据十二面体中心位置。Sc³⁺的引入增加了晶格结构的无序化,使得Ce³⁺的发射光谱宽化;（2）基于YSAG:m Ce³⁺固溶体（x=44 at.%）,研究了Ce³⁺的掺杂浓度（m=0.2%～5%）对荧光陶瓷相组成、显微结构和发光性能的影响。随着Ce³⁺的掺杂浓度从0.2%增加到5%,发射光谱实现了显著的红移（红移26nm）和展宽（展宽6 nm）。分别采用蓝光LED（10 W）和蓝色LD激发,随着Ce³⁺掺杂浓度从0.6%增加到1%时,发射强度逐渐增加,继续增加Ce³⁺离子的掺杂浓度时,发射强度开始下降;而YSAG:5.0%Ce³⁺采用激光输入电流密度大于1.2A激发时,陶瓷片发生崩裂。主要是发光过程中热集聚所产生的热应力导致的;（3）提高荧光陶瓷热导率对高功率/功率密度光源激发下发光效率的提升具有积极意义。在3Y₂O₃-5Al₂O₃-5x Sc₂O₃:m Ce³⁺（x=44 at.%,m=5.0%）组分中引入多晶Al₂O₃晶粒,采用放电等离子体烧结（SPS）技术制备得到了Al₂O₃/YSAG:Ce复相荧光陶瓷。讨论了制备工艺、Al₂O₃含量对陶瓷相组成、显微结构和发光性能的影响。结果表明40 wt.%Al₂O₃含量复相荧光陶瓷的发射光谱是YSAG:5.0%Ce³⁺荧光陶瓷的2.4倍;其发射光谱的中心波长位于573 nm,与YSAG:5.0%Ce³⁺荧光陶瓷的发射峰中心波长基本一致,光谱保持了较高的红光比例。同时,与YSAG:5.0%Ce³⁺荧光陶瓷相比,复相荧光陶瓷在高功率密度激光光源激发下的发光热稳定性得到显著提高。