实验室夏志国教授团队：双蓝宝石夹层荧光玻璃复合薄膜（PiGF）的设计与制备及其在激光投影显示中的应用

激光投影显示技术（LPDT）作为下一代显示系统，因超广色域与高稳定性成为核心方向，荧光转换激光二极管（pc-LD）技术是其主流工业路径。但当前 LPDT 面临三大瓶颈：商用荧光材料发射半峰宽超 60 nm，色纯度不足；高功率激光激发易致热积累，引发荧光材料猝灭与封装失效；静态散热无法将温度控制在 200 ℃以下。此外，窄带发射荧光粉（β-SiAlON:Eu、KSF:Mn）集成时，易出现晶粒异常生长、相分解等问题，传统单蓝宝石 PiGF 在高功率下存在热瓶颈。

夏志国教授课题组提出双蓝宝石夹层 PiGF 设计，通过 450 ℃、60 s 快速热压烧结制备β-SiAlON:Eu/KSF:Mn 基荧光玻璃复合膜。该结构构建双向传热通道，结合荧光轮旋转动态散热，在14 W·mm-2激光下温度稳定于 60 ℃；绿光 PiGF 内量子效率 96.1%、最大光通量 3765 lm，红光 PiGF 内量子效率 94.4%、最大光通量 1365 lm，性能优于现有材料；按 2:6 比例集成荧光轮，450 nm 激光激发下产生白光，色域覆盖 125% Rec.709 标准，为高亮度 LPDT 提供解决方案。

本研究选用低玻璃转变温度的玻璃基质，将荧光粉与玻璃粉末制成浆料，涂覆于蓝宝石基底并覆盖另一蓝宝石，经快速热压烧结形成“Sapphire@PiGF@Sapphire” 结构。

图1. PiGF的制备过程和工艺

该工艺抑制荧光体与玻璃间的化学侵蚀作用，保障晶体完整性。XRD 与PL 测试表明，PiGF 保留磷光体特征晶相，β-SiAlON:Eu-PiGF 在 540 nm（FWHM≈55 nm）、KSF:Mn-PiGF 在 631 nm（FWHM<10 nm）发光，适配蓝光 LD。

图2. PiGF的发光性能

热管理实验显示，双夹层 + 旋转构型散热效率显著优于单基底与静态构型。

图3. PiGF的热管理实验

激光测试验证其高光学性能，集成磷光轮实现宽色域白光，满足激光投影显示需求。

图4. PiGF的激光性能测试

图5. PiGF的激光投影显示

相关研究成果以“Integrating High Efficiencyand Thermal Reliability Photoluminescence in Double-Sapphire-SandwichedPhosphor-in-Glass Film for Laser Projection Displays”为题发表在AdvancedFunctional Materials上，其中通讯作者为夏志国教授。第一作者为邝宇航硕士生、孙永胜博士生、陈炜彬博士后（共同第一）。该研究工作得到以下项目资助：国家自然科学基金（GrantNo. 52425206）；中央高校基本科研业务费（No.2024ZYGXZR004）

        原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202520133