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白光发光二极管(White light emitting diode,简称W-LED)是一种新型的固态照明光源,其绿色、节能、环保的特点呈现出广阔的发展前景。Ce:YAG荧光粉由于缺失红色发光成分,难以制备低色温,高显色指数的白光LED,尤其是Ce:YAG荧光粉专利技术被国外垄断,限制了其推广,为解决这些问题,研究性能更加优良盼白光LED用荧光材料体材料更为重要。单晶材料具有：1.相对高的光子产率；2.均匀性好；3.物化性能稳定、热导率高,寿命长；4.可实现增加红光成分和调谐发光波段等优点,是一种理想的荧光体材料,但目前研究结果表明：LED用Ce：YAG单晶还存在发光效率不够理想、色坐标偏移白光最佳位置(x=0.33,y=0.33)、色温高、缺乏有效红色发光成分等问题,因此本文通过Ce:YAG单晶掺杂Sm和Mn,增强红光发射,来提升LED的发光性能,用X射线粉末衍射、吸收和荧光光谱、变温光谱、电子顺磁共振谱(EPR)及光色电性能测试等手段对晶体的光学性能进行了表征,研究结果如下：1、用纯度为99.99%的Y2O3、Al2O3、CeO2和纯度为99.9%的Sm2O3、MnO2作为原料,采用提拉法生长了Ce,Sm:YAG、Mn:YAG、 Ce,Mn:YAG单晶,并优化了单晶生长工艺条件。2、用XRD对物相进行分析,Ce3+、Sm3+、Mn2+离子的掺入并没有影响到YAG的晶相结构,晶体均为单相立方结构,为纯的YAG结构,无其他杂相存在,单晶结晶质量完好。3、采用吸收光谱、激发发射光谱研究了Ce,Sm:YAG、Mn:YAG、 Ce,Mn:YAG单晶的发光峰的位置和强度,结果表明,随着Sm3+离子掺杂浓度的升高,616nm位置的红光发光峰有明显增强；Ce,Mn:YAG除了在530nm有着Ce3+离子的发光峰,在566nm处出现了Mn2+离子的特征发射峰,增加了发光中心,扩大了半高峰宽,使发射光谱产生红移,一定程度上提升了白光LED的光学性能。4、研究Ce,Sm:YAG单晶的变温光谱,结果表明,Ce,Sm:YAG单晶应用于白光LED具有较好发光稳定性；同时随着温度上升其发光图谱中位于529nm的主发光峰有红移现象。5、研究Ce,Sm:YAG退火工艺,结果表明：1300℃氧气退火减少了晶体中的氧离子空位,提高发光强度,在封装LED方面体现良好的稳定性。6、对Mn:YAG和Ce,Mn:YAG单晶样品电子顺磁共振谱分析表明：Mn:YAG和Ce,Mn:YAG样品均表现出了Mn2+离子的特征谱的超精细结构,证实在YAG晶体中有+2价锰离子存在,且对于Mn2+离子来说,在超精细耦合方面显示出很小的各向异性。7、研究Ce,Sm:YAG单晶与蓝光芯片匹配的白光性能,随着样品厚度增加,光效显著升高,显色指数降低；随着Sm3+掺杂浓度升高,样品的光效呈下降趋势,显色指数提高,当厚度为0.2～0.25mm, Sm掺杂浓度0.31wt%时,色坐标为(0.299l,0.300),光效为98.8371m/W,显色指数为71.1,能够满足白光LED的照明要求。Mn掺杂可以使LED发光更容易保持在白光范围内,在60mA测试电流下光效93.9211m/W、色坐标(0.3103,0.3271)、色温6654K、显色指数为72.1。