白光发光二极管（LED）因其高效、成本低廉、使用时间长、环保等优点在固态照明市场上有着极大的市场竞争力。当前制造白光LED的最常用方法是将Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺(YAG:Ce³⁺)黄色荧光粉涂覆在蓝光LED芯片上。YAG:Ce³⁺黄色荧光粉作为白光LED的核心材料之一,对白光LED器件的光色品质起着决定性作用。现有研究表明,阳离子取代是一种理想的改善或修饰YAG:Ce³⁺发光特性的方法。因此,我们利用非等价共取代的方式基于YAG:Ce³⁺进行结构设计,进而调节其光学性能,并研究光学性能调制与局域晶体环境之间的构效关系,最终获得光学性能优异,适用于高品质白光LED器件的荧光材料。主要的工作与结论如下:（1）通过M²⁺-Si⁴⁺取代Y³⁺-Al³⁺,设计了Y_3-xM_xAl_5-xSi_xO₁₂:Ce³⁺（M=Ba,Sr,Ca,Mg,x=0.2,0.4,0.6,0.8,1.0）系列新型固溶体荧光粉,XRD数据和Rietveld精修证实,M²⁺离子占据了石榴石荧光粉的十二面体Y³⁺位,Si⁴⁺占据四面体Al³⁺格位,晶体结构得到保持,并分析了晶体结构随M²⁺离子半径的演变规律,晶胞体积和晶格常数随着离子半径增大而增大。（2）由于M²⁺-Si⁴⁺离子对对局域结构的调控作用,实现了Y_3-xM_xAl_5-xSixO₁₂:Ce³⁺（M=Ba,Sr,Ca,Mg,x=0.2,0.4,0.6,0.8,1.0）部分荧光粉的光学性能的增强,在Y_1.94MAl₄SiO₁₂:Ce³⁺（M=Ba,Sr,Ca,Mg）荧光粉中,随着金属离子半径的减小,在460 nm激发下发射光谱表示出连续红移。（3）计算了1 mol的金属离子掺杂条件下的内量子效率,Y_1.94MAl₄SiO₁₂:Ce³⁺（M=Ba,Sr,Ca,Mg）的发光IQE分别为:M=Ba为92.89%,M=Sr为89.54%,M=Ca为82.55%,M=Mg为81.43%。YAG:Ce³⁺的IQE为89.97%。结果表明Y_1.94MAl₄SiO₁₂:Ce³⁺（M=Ba,Sr,Ca,Mg）具有优异的光转换能力,适用于白光LED。（4）Y_1.94MAl₄SiO₁₂:0.06Ce³⁺（M=Ba,Sr,Ca,Mg）的热稳定性随M²⁺半径的增加而增加,Y_1.94BaAl₄SiO₁₂:0.06Ce³⁺在150℃时的发光强度相对于其室温强度为93.32%,出色的热稳定性使荧光粉可用于大功率白光LED。通过分析Y_3-xM_xAl_5-xSixO₁₂:Ce³⁺（M=Ba,Sr,Ca,Mg.x=0.2,0.4,0.6,0.8,1.0）荧光粉结构刚性的变化情况,解释热稳定性提升的机制,对进一步的荧光粉性能优化设计提供理论参考价值。（5）1 mol的金属离子掺杂条件下,Y_1.94MAl₄SiO₁₂:0.06Ce³⁺（M=Ba,Sr,Ca,Mg）荧光粉的微观形貌,研究了Y_1.94MAl₄SiO₁₂:0.06Ce³⁺（M=Ba,Sr,Ca,Mg）荧光粉的色坐标偏移规律以及25-200℃的色坐标偏移,随着掺杂金属离子半径的逐渐减小,色坐标向红色区域产生了较大的偏移。（6）研究Y_3-xM_xAl_5-xSixO₁₂:0.06Ce³⁺（M=Ba,Sr,Ca,Mg,x=0.2,0.4,0.6,0.8,1.0）系列荧光粉的线性收缩率,Y_1.94MAl₄SiO₁₂:0.06Ce³⁺（M=Ba,Sr,Ca,Mg）对于M=Mg,线性收缩率约为19.86%,对于M=Ca,线性收缩率约为19.66%,对于M=Sr,线性收缩率约为20.86%,对于M=Ba,线性收缩率分别为17.93%,对于纯YAG:Ce³⁺,线性收缩率为1.40%。显然,Y_1.94MAl₄SiO₁₂:0.06Ce³⁺（M=Ba,Sr,Ca,Mg）荧光粉的线性收缩比YAG:Ce³⁺大得多。显著的线性收缩表明Y_1.94MAl₄SiO₁₂:0.06Ce³⁺在真空烧结下极有可能形成致密的透明陶瓷。