钇铝石榴石结构黄色荧光粉Y₃Al₅O₁₂:Ce(简称YAG:Ce)发光效率高、环境稳定性好、热稳定性相对较高，广泛应用于白光LED器件封装，特别是在大功率家用、户外照明以及汽车灯等方面，YAG:Ce荧光粉具有其它荧光粉不可替代的竞争优势。在不同种类LED荧光粉中，YAG:Ce也是用量最大的荧光粉。利用Gd取代Y₃Al₅O₁₂晶格点阵中Y，是调控YAG:Ce发光颜色，实现LED发光颜色从正白光向暖色光转变的手段之一。但利用Gd取代能够使YAG:Ce发射波长红移的同时，造成发光效率下降以及热稳定性变差，这种现象经典热力学位型坐标模型理论无法解释。

  我们采用X射线吸收精细结构(XAFS)、光电子能谱(UPS)价带谱等现代实验手段结合电子能带结构理论计算研究证实，在YAG刚性结构中用离子半径较大的Gd³⁺取代Y³⁺，电子云挤压变形迫使Gd³⁺ 5d与Y³⁺ 4d空轨道与O 2p轨道杂化能力增强，进而造成晶体场增强、电子有效质量减轻、电子铺展能级范围扩大和带隙减小。从文献（Scientific Reports, 2015,5, 11514）图1电子能带结构和DOS随Gd的变化，可以清楚地看出，随Gd浓度增大，带隙变小，电子所能铺展的范围显著加大。电子铺展范围增大主要是由于电子有效质量减轻。有效质量是固体物理概念，表示电子实际质量与电场的共同作用的结果。如文献图9(a)，通过监测Gd L₃边X射线吸收精细结构证实，随Gd浓度增加，外层d空轨道被电子填充越来越多，由于Gd与近邻的O原子配位，说明O原子2P轨道与Gd原子5d轨道的杂化随Gd浓度增加而增强。

 据晶体场理论，Ce³⁺能级劈裂随晶体场增强而增大，产生光谱红移。进一步的作用是，随带隙减小，电子从激发态至导带底自电离能级障碍降低以及电子有效质量减少，占据高能激发态的电子密度(据费米狄拉克分布函数)和电子离阈能力随温度升高而增强，从而造成效率下降与热猝灭增强。