自20世纪60年代基于p-n结的第一个Ga(As1-xPx)红色LED问世以来[1]，固态照明技术取得了迅速发展。20世纪90年代InGaN基蓝色LED的商业化[2],[3],[4]推动了白光发光二极管（WLED）成为主流照明光源，因为它们具有高效率、长使用寿命和环保特性[5],[6],[7]。目前，大多数商用WLED采用磷光转换配置（pc-LED），其中蓝色InGaN芯片激发YAG:Ce3+磷光体产生白光[8],[9],[10]。然而，传统的pc-LED通常使用环氧树脂或硅树脂作为封装介质，这些介质在高功率和高温下容易发生热氧化老化和光诱导降解[11],[12]，从而限制了它们在高功率和长寿命应用中的适用性。
为了解决这些问题，Fujita、Tanabe及其同事在2005年首次提出并制备了YAG:Ce3+玻璃陶瓷，证明了它们在无树脂WLED中的适用性[13],[14],[15]。后续研究证实，无机颜色转换层在高温和高功率工作条件下表现出更优的性能。然而，YAG:Ce玻璃陶瓷的主流制备工艺仍然技术复杂。一种常用的方法是“熔融-淬火-退火结晶”工艺，需要先制备母玻璃，然后进行多步结晶控制[8],[16],[17],[18],[19]。另一种广泛采用的途径是“二次烧结低熔点玻璃粉与商用磷光体”，同样涉及多个操作，如玻璃熔化、研磨、混合和烧结[13],[18],[20],[21],[22],[23],[24],[25],[26],[27],[28],[29],[30],[31]。这些工序耗时、耗能且成本高昂，导致YAG:Ce玻璃陶瓷的制造成本很高。因此，开发一种能够在一步中实现致密化和结晶的新方法具有重要意义。
近年来，许多研究试图通过添加各种碱金属或碱土金属氧化物来优化玻璃基体组成，以平衡化学和光学性能[32]。2022年，Wang等人使用Na2O-K2O-SrO-MgO-CaO-Al2O3-B2O3-SiO2体系制备的玻璃陶瓷实现了84.8%的量子产率（QY）；然而，其可见光透射率仅限于35%[27]。同年，Lin等人使用SiO2-Al2O3-Y2O3-MgO-BaO-CeF2基体制备了玻璃陶瓷，获得了48%的可见光透射率，但量子产率仅为18.9%[18]。最近，在2024年，Qin等人开发了SiO2-B2O3-Al2O3-Ga2O3-Y2O3-PbO-CeF3玻璃基体，150 °C时的发射强度仍为室温值的75.6%；尽管如此，其量子产率仅为33.4%，可见光透射率仅为45%[19]。尽管取得了这些进展，迄今为止报道的无机颜色转换基体仍存在若干问题，包括可见光透射率低、材料和处理成本高，以及在某些情况下使用Pb和Sb等重金属[33]。这些比较清楚地表明，目前的碱/碱土金属改性基体仍难以同时实现高透射率、高量子产率和良好的热稳定性。因此，进一步优化基体组成和结晶途径（不引入高风险重金属）对于提高YAG:Ce玻璃陶瓷的光学性能至关重要。
基于上述理解，本研究提出了一种一步固态烧结策略，使用SrO-Y2O3-Al2O3-SiO2玻璃基体制备YAG:Ce玻璃陶瓷。与传统多步玻璃结晶方法或涉及玻璃粉末的二次烧结路线不同，该方法仅需混合SrCO3、Y2O3、CeO2、Al2O3和SiO2粉末，并将混合物在1580 °C下保持1小时，即可直接制备出含有均匀分散的YAG:Ce的致密块状玻璃陶瓷。通过调整SrO-SiO2含量（x = 1.6、1.8、2.0），系统研究了YAG晶体的体积分数和晶粒形态的可控演变、可见光透射率的变化、Ce3+的宽带发射行为、光致发光量子产率以及热淬特性。此外，还评估了所得玻璃陶瓷在450 nm LED芯片激发下的颜色转换性能。结果表明，采用该方法制备的SrO-Y2O3-Al2O3-SiO2/YAG:Ce玻璃陶瓷在高可见光透射率（最高达60%）、高量子产率（最高达91%）和优异的热稳定性方面取得了良好的平衡，在125 °C时仍能保持89%的室温发射强度。这些发现证实了SrO和SiO2在调节结晶行为中的协同效应，并验证了一步固态烧结策略在开发高性能无树脂颜色转换层中的可行性和有效性。
