與發光二極管（LED）相比，激光二極管（LD）具有無“效率下降”、高功率密度、高亮度、高準直等優點，在汽車強光、探照燈、航海照明、激光投影和顯示等方面具有廣闊的應用前景。實現超高亮度白光的一種新興方法是熒光粉轉換白色激光二極管 (pc-wLD) 技術，其中顏色轉換器由藍色 LD 通過遠程配置（透射或反射）泵浦，以避免材料過熱。目前，單晶（SC）、磷光體陶瓷（PC）、玻璃磷光體（PiG）和PiG薄膜（PiGF）已被證明可用作激光驅動的顏色轉換材料。其中，PiGF通常印刷在高導熱率（TC）的導熱基板上，由于具有易于制備和可調節光學性能的優點，更適合pc-wLD。受益于高透光率和優異的機械性能，TC=30 W m?1K?1 的藍寶石襯底得到廣泛應用，相應地，PiGF@藍寶石材料也成為研究的主流。然而，由于固有的熱累積效應，PiGF@藍寶石轉換器仍然無法承受高激光功率密度（LPD）（≤25 W mm?2），相應的光通量（LF）增強受到限制。本質上，人們認為藍寶石基板有限的TC阻礙了高性能PiGF顏色轉換器的進一步發展。這對PiGF的散熱性能提出了嚴格的要求。

       作為導熱系數最高（超過2100 W m-1K-1）的材料之一，金剛石基板具有穩定的物理和化學性能，近年來被用來解決大功率器件應用中的散熱問題。例如帶有嵌入式微流體通道的單晶金剛石冷卻性能得到增強，金剛石/銅復合材料可以改善超高密度電子封裝的散熱。然而，基于金剛石的 PiGF 顏色轉換材料及其在激光驅動照明和顯示中的應用尚未見報道。

       華中科技大學彭洋教授和福建師范大學陳大欽教授團隊通過簡單的低溫共燒結策略設計和制造了透明金剛石上玻璃熒光粉薄膜的新型復合材料（PiGF@diamond）。他們所制備的PiGF@diamond 良好保留的原始熒光粉的光學性能，顯示出約 599 W m-1K-1的創紀錄熱導率。此PiGF@diamond 復合材料表現出優異的綜合性能，包括高導熱率、高 LF 和出色的光致變色穩定性。相關研究成果“A Novel PiGF@Diamond Color Converter with a Record Thermal Conductivity for Laser-Driven Projection Display”發表在《Advanced Materials》上。 

       在本研究中，研究團隊采用絲網印刷和低溫共燒結技術制備了La3Si6N11:Ce3+ (LSN:Ce)基PiGF@diamond顏色轉換器。由于玻璃基體傳熱通道的引入以及通過金剛石基板進一步有效的散熱，LSN:Ce PiGF@diamond比原始熒光粉具有更好的熱穩定性，所制備的PiGF@diamond的TC達到了創紀錄的599.3 Wm?1K?1，約為比目前廣泛使用的 PiGF@sapphire (≈10 W m?1K?1 ) 高 60 倍。因此，由于有效抑制了激光引起的熱量積累，該顏色轉換器可以承受高達40.24 W mm-2 的激光功率密度和5602 lm的最大光通量，而不會產生發光飽和。并進一步補充CaAlSiN3:Eu2+ (CASN:Eu)的紅色光譜成分，成功構建了PiGF@diamond基白光激光二極管，可產生高顯色指數89.3的暖白光，并進一步用作光源來構建高顯色性激光驅動投影顯示。這項研究提供了一種新穎的材料架構，以促進高亮度激光驅動產品的商業應用。

Fig.1  PiGF@diamond性能圖。

Fig.2  玻璃、LSN:Ce 磷光體和 PiGF@diamond 的 X 射線衍射 (XRD) 圖。

Fig.3  LSN: Ce PiGF@diamond在藍色激光激發下的發光增強機制。

Fig.4  復合材料 PiGF@diamond 的高質量白色激光照明。

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         https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202406147IF: 27.4 Q1 B1

       參考文獻：Advanced Materials