传统LED器件因蓝光激发导致450nm波段蓝光过量及480-520nm青绿光缺失，易引发视网膜损伤与眼疲劳。为解决这一问题，需要开发能发出青色光（480-520 nm）的荧光材料。

石榴石结构化合物是立方晶相，晶体结构中具备高对称性特征与和紧密堆积的刚性特征，于发光而言能有效减少发光中心的非辐射跃迁过程。广东省科学院资源利用与稀土开发研究所倪海勇教授团队长期致力于高性能石榴石基发光材料的研究。今年初，团队与青岛科技大学吴占超课题组合作发现了石榴石基NaGd₂Ga₃Ge₂O₁₂:Bi³⁺:Eu³⁺发光材料的高测温灵敏度特性（Adv. Opt. Mater. 2025, 13 , 202500107）。在此基础之上，团队成员李俊豪博士利用原子半径相对较大的In部分替代原NaGd₂Ga₃Ge₂O₁₂石榴石结构中的Ga，进一步衍生得到石榴石同构新化合物——NaGd₂InGa₂Ge₂O₁₂（亦可表示为(Na,Gd)₃(In,Ga)₂(Ga,Ge)₃O₁₂）。NaGd₂InGa₂Ge₂O₁₂不仅具有1200℃下反应4-6小时便可快速成相的合成条件优势，其晶胞内部的八配位、六配位与四配位因分别被Na/Gd，In/Ga与Ga/Ge元素共同占据，可在最大限度上赋予发光中心高度不对称的晶格环境。最新研究发现，以NaGd₂InGa₂Ge₂O₁₂石榴石为基质化合物，将发光中心Bi³⁺掺杂其中便可以获得荧光主峰位于435 nm，光谱覆盖350 - 550 nm区域的青光发射，可以应用在LED器件当中，适用于全光谱健康照明、人脸识别、温度探测等众多领域。将石榴石基青光荧光粉NaGd₂InGa₂Ge₂O₁₂:Bi³⁺与绿光荧光粉ZSO:Mn²⁺以及红光荧光粉MGOF:Mn⁴⁺共同使用，可制备出色度坐标在(0.3210, 0.3216)，色温为6083 K的白光LED器件，进一步提升器件性能。

图1.?石榴石同构新化合物NaGd₂InGa₂Ge₂O₁₂的X结构表征与晶胞示意

图2.?NaGd₂InGa₂Ge₂O₁₂:Bi³⁺发光材料的CIE坐标及其制备的白光LED器件光谱

相关研究成果刊于晶体学中科院一区期刊CRYSTAL GROWTH & DESIGN。广东省科学院资源利用与稀土开发研究所为该成果的独立完成单位，李俊豪副研究员为第一作者。该研究获得广东省重点研究计划、广州市科技计划和广东省科学院青年人才专项的资助。

论文信息：

Junhao Li*, Design and Synthesis of a Garnet Structural NaGd2InGa2Ge2O12 Crystal Matrix for Trivalent Bismuth Doping and the Realization of Broadband Cyan Light Emission for WLEDs, 2025, DOI: 10.1021/acs.cgd.5c00506

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acs.cgd.5c00506

供稿：省科学院资源稀土所

撰稿：李俊豪

审稿：黄丹?唐仁衡?王灵利

校稿：徐超?肖捷?章震