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本文以Ho、Er两种重要的稀土元素为研究对象，以Y2O3和Gd2O3两种稳定的氧化物为掺杂基质，分别采用燃烧法和水热法成功地制备了Y2O3：Ho/Yb纳米颗粒和Gd2O3：Er/Yb纳米片、纳米线，目的是探索稀土掺杂纳米材料的发光特性，并揭示其物理本质。研究了制备条件对样品尺寸和形貌的影响，通过激光辐照、电子顺磁共振(EPR)和变温等实验手段，系统地研究了这两种纳米材料体系的发光性质、微观机制以及发光强度与激发功率密度的依赖关系。得到如下结论：(一)Y2O3：Ho/Yb体系：1.随着尺寸的减小，Ho3+的整体发射强度降低，但5F5→5I8的红光发射与5S2(5F4)→5I8的绿光发射的荧光分支比增强。这种现象是由纳米材料的表面效应引起的无辐射弛豫过程增强所致。2.在较高的激发密度下，增大激发功率，Ho3+上转换发射强度反而减小，这可能是激光辐照使Ho3+或Yb3+发生了价态变化或其它形式的结构改变，导致上转换发光减弱。
(二)Gd2O3：Er/Yb体系：1.采用水热法合成了Gd2O3：Er/Yb纳米材料，实验发现，在中性条件下合成样品易于形成纳米片，碱性条件下会形成纳米线，碱性越强越容易形成纳米线。2.纳米线与纳米片相比较，表面原子所占比例减小，无辐射跃迁速率减小，使得红外发射强度减弱，上转换强度增强，线状结构的纳米材料更适合作上转换材料。3.在线状结构的Gd2O3：Er3+/Yb3+纳米晶中，2H11/2-4I15/2和4S3/2-4I15/2的上转换发光强度之比随激发功率的增强明显增大，这种现象是由热激活引起2H1/2和4S3/2能级上的电子重新分布所致。