AOM 华中科技大学彭洋，福建师范大学陈大钦：一种具有光热性能协同增强的PiGF@Sapphire@MiG颜色转换器。
研究背景：
高功率激光驱动光源要求荧光转换器具有优异的热处理能力和稳定高效的光输出，然而，在同时提升荧光转换器的发光性能和热学性能方面充满挑战。荧光玻璃膜作为一种性能优异的颜色转换器，具有制备工艺简单、成本低、发光特性易于调控等优点。以最常见的透过式蓝宝石基荧光玻璃膜为例，由于其存在背向散射损耗和低饱和阈值（< 20 W··mm-2）的局限性，通常以一维光子晶体（1DPCs）、导热颗粒掺杂、双蓝宝石结构来进一步提高发光性能或热学性能，但大多难以实现发光性能和热学性能的同步提升。因此，需要开发一种新型的基于PiGF的结构，以实现发光效率和散热性能的协同提升。
文章概述：
近日，华中科技大学先进电子封装材料与技术团队（陈明祥、彭洋等）与福建师范大学陈大钦课题组开发了一种新型通用结构，即在蓝宝石基片上制备荧光玻璃膜（PiGF），并在蓝宝石基片上另一面涂覆氧化镁玻璃（MgO-in-glass, MiG）涂层。由于氧化镁具有1.74的高折射率和50 W·m-1·K-1的高热导率，MiG涂层不仅能够回收背向散射光，还能改善散热，从而协同增强PiGF的光热性能。以Y3Al5O12:Ce3+（YAG）PiGF为例，优化后的复合结构在发光饱和阈值（ST）为28 W·mm-2时，实现了高光通量（LF）5515 lm和高光效196.9 lm·W-1。引入红色荧光粉CaAlSiN3:Eu2+（CASN）组分后，双色荧光玻璃膜能够实现显色指数为90.6的暖白光，使激光投影系统能够实现更多细节和呈现更生动的色彩。本研究为推进高效PiGF基颜色转换器及高功率激光驱动应用提供了低成本、易制备且通用的策略。
图文导读：
图1.a) 带有MiG层的YSM转换器光热性能增强机制的示意图。b) 不同MgO含量的双层MiG蓝宝石（2-layer）和MiG层（60 wt.%）蓝宝石的反射率。c) 不同MgO含量和d) MiG层厚度的YSM转换器在激光激发60秒后的表面温度。e) YAG、f) LSN、g) CASN和h) YAGG PiGFs及其对应性能增强转换器的LF与LPD的关系。插图为这些转换器的照片（左/右为无/带MiG层的PiGF）
图2.a) 所制备YSM转换器的PiGF表面、MiG层表面及其横截面的SEM图像。YSM转换器的结构示意图。b) YAG PiGF表面和c) MiG层的EDS mapping图。d) 玻璃基体和e) MgO颗粒的EDS点分析，对应c)中标记的点。f) YSM转换器、YAG PiGF、MiG层及其相应原料的XRD图谱
图3.a) YAG PiGF和YSM转换器的图像。b) YAG荧光粉、YAG PiGF和YSM转换器的PLE和PL光谱、c)衰减曲线以及d)PLQYs。e) YAG PiGF和蓝宝石基板在可见光范围内的透过率。f) YAG荧光粉、YAG PiGF和YSM转换器的温度依赖性PL强度
图4.蓝光激光激发下YSM转换器中MgO含量与a) LF、b) LE及c) ST的关系。蓝光激光激发下YSM转换器中MiG层厚度与d) LF、e) LE及f) ST的关系
图5.a) 三层60 wt.% MiG转换层YSM转换器的EL光谱，b) CCT和CRI，以及c) 不同蓝光激光LPD下YSM转换器的CIE色坐标。YSM转换器与YAG PiGF转换器在d) LF和LE、e) 表面温度方面的对比。f) ST和LF与其他荧光粉转换器的对比
图6.a) 基于YSM转换器的wLD的示意图和b) 实际模块。c) YSM转换器与传统YAG PiGF转换器的EL光谱及其相应的光学性能。基于YSM转换器的白光激光照明光源照明d) 建筑物和e) 山丘的照明演示
图7.a) 不同CASN与YAG比例的YCSM转换器的EL光谱，b) CCT和CRI，c) CIE色坐标。d) 基于YCSM转换器的激光驱动投影系统的光路示意图。e) YSM转换器和YCSM（CASN/YAG质量比为5:11）转换器的EL光谱。基于YSM转换器和基于YCSM（CASN/YAG质量比为5:11）转换器的投影仪显示f) 蛙类和g) 水果图像的对比
论文信息：
A Universal PiGF@Sapphire@MiG Color Converter with Synergistically Enhanced Opto-Thermal Performance for Laser-Driven Applications
Zikang Yu, Mingxiang Chen, Jiuzhou Zhao, Hongjin Zhang, Sifan Zhuo, Shisheng Lin, Yang Peng, Daqin Chen
Advanced Optical Materials
DOI:10.1002/adom.202501953
原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.202501953
期刊简介：
Advanced Optical Materials是一个国际性的、跨学科的期刊，针对材料科学的同行评审论文，重点关注光-物质相互作用的各个方面。致力于光子学、等离子体、超材料等领域的突破性发现和基础研究。
来源：Advanced Optical Materials