近年来,近红外光（NIR）激发的光激励（PSL）纳米发光材料在生物医学领域引起了广泛的关注,但目前合成高效的光激励纳米发光材料仍是一个技术难题。本论文首次报道了近红外宽光谱响应的CaS:Eu²⁺,Sm³⁺光激励发光纳米晶的控制合成,系统研究了其光学性能和光激励发光机理,并展示了CaS:Eu²⁺,Sm³⁺光激励发光纳米晶在生物成像方面的应用。主要研究内容如下:1.采用高温共沉淀法合成了CaS:Eu²⁺和CaS:Eu²⁺,Sm³⁺纳米晶。XRD测试表明所合成的CaS:Eu²⁺和CaS:Eu²⁺,Sm³⁺纳米晶均为立方相结构;TEM测试表明所合成的CaS:Eu²⁺和CaS:Eu²⁺,Sm³⁺纳米颗粒单分散性好、形貌尺寸分布均匀,并且通过调控反应条件,可以实现粒径从15-25 nm的有效调控。2.利用光致发光、荧光衰减、余辉光谱、余辉衰减曲线等多种光谱学手段,对CaS:Eu²⁺和CaS:Eu²⁺,Sm³⁺纳米晶的光学性能进行了研究。讨论了热处理和Sm³⁺共掺杂对纳米晶光学性能的影响,以及Sm³⁺共掺杂对纳米晶充放电过程、陷阱深度分布的影响。我们还对Eu²⁺和Sm³⁺的掺杂浓度进行了优化,确定Eu²⁺和Sm³⁺的最佳掺杂浓度分别为0.06 mol%和0.006 mol%。3.对CaS:Eu²⁺,Sm³⁺纳米晶的光激励发光性能进行了系统研究。热处理后CaS:Eu²⁺,Sm³⁺纳米晶在650 nm具有较强的Eu²⁺的光激励发光,且在800¹600nm的近红外光范围内都有很好的光激励响应,其光激励持续时间大于2 h,980nm处光激励阈值功率密度小于10 mW cm^-2。进一步地,我们提出了一个物理模型揭示了CaS:Eu²⁺,Sm³⁺纳米晶的光激励发光机理。4.利用CaS:Eu²⁺,Sm³⁺纳米晶的近红外光激励发光,我们将CaS:Eu²⁺,Sm³⁺纳米晶作为发光纳米探针应用于生物素受体靶向肿瘤细胞成像。这些结果揭示了CaS:Eu²⁺,Sm³⁺纳米探针在无背景荧光生物成像方面的应用前景,也为今后设计高效的近红外光激励纳米探针及其在生物领域的应用奠定坚实基础。