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随着技术的发展,荧光材料已经广泛地应用于科技、工业、农业以及人们的日常生活中。照明用的三基色荧光灯,彩电和计算机显示器、电离辐射探测晶体、X射线荧光屏和增感屏以及各种电致发光平板、数字、符号和图像显示器等。近年来发光材料又在一些新型器件中得到应用,例如等离子体显示屏、场发射显示器、白色发光二极管等。然而这些照明和显示用荧光材料发光主要是在人眼敏感的可见光波段。而我们所研究的荧光材料,其发光主要是在人眼不敏感的深红和近红外波段发光。这种深红-近红外荧光材料研究的意义是:(1)用以提高硅基太阳能电池的能量转换效率;(2)在红外跟踪仪、红外源探测仪、活体器官检测和深层组织检测方面有潜在的应用前景。关于深红和近红外荧光材料的文献少。2008年以来,有文献提到稀土双掺杂的量子剪裁荧光材料,这类荧光材料可以吸收一个太阳光中的紫外-可见光子,通过量子剪裁过程释放出两个近红外(一般为Yb3+离子,其发光位于900 nm～1100 nnl之间)光子。本文采用高温固相法合成了多种具有深红和近红外发光性能的荧光材料,利用XRD来表征材料的物相,利用稳态荧光激发光谱和发射光谱以及荧光衰减曲线表征材料的发光行为,并分析其发光机理。主要研究结果如下: (1)Y3-xA15-yOl2xCe3+,ycr3+荧光材料体系具有吸收可见光、发射深红色(～688am)荧光的性能。所以该荧光粉可以用以太阳能收集器这种器件上(LuminescentSolar Concentrator,LSC)用以提高硅基太阳能电池的转化效率。在该荧光材料中,占据Y3+的格位Ce3+离子能够向占据A13+的格位的Cr3+离子进行能量传递。我们通过实验研究了Ce3+→Cr3+能量传递的性质:检测Ce3+-Cr3+荧光强度变化和荧光衰减曲线的变化,拟合出Ce3+荧光寿命并计算出Ce3+-Cr3+能量传递效率为80％。 (2)在Eu2+-Cr3+双掺杂的MgSrAl10O17的荧光材料中,Eu2+离子占据Sr2+的格位、Cr3+离子占据A13+的格位。Eu2+离子向Cr3+离子进行能量传递,该材料吸收紫外-可见光,发出深红光(～693 nm)。以往研究荧光材料一般仅计算敏化剂-激活剂的能量传递效率(η),从该部分开始,我们的研究工作同时计算能量传递效率(η)和激活剂的量子效率(Q),对敏化过程有更深入的认识。在该体系中,Eu2+→Cr3+的能量传递效率(η)和Cr3+发光的量子效率(Q)分别为63％和11％。 (3)我们研究了Tb3+-Yb3+、Ce3+-Yb3+和Ce3+-Tb3+-Yb3+共掺杂的Y3A15O12(Yttrium Aluminum Garnets,YAG)材料的发光性能。当我们分别用紫外光波段的Tb3+离子的特征激发波长274 nm和可见光波段的Ce3+离子的特征波长460 nm去激发Ce3+-Tb3+-yb3+共掺杂荧光材料,在红外光波段能检测到主峰波长为1029 nln的yb3+离子的特征发射峰。计算了Tb3+→Yb3+和Ce3+→Yb3+的能量传递效率(η)和量子效率(Q),分别为～8％、160％和40％、～12％。进而研究了。Tb3+→Yb3+和Ce3+→Yb3+的能量传递机理。Tb3+-yb3+能量传递是通过近红外量子剪裁过程(Near-infrared quantum cutting,NIR QC)实现的,而Ce3+-Tb3+能量传递则主要通过Ce3+Yb3+→Ce4+Yb2+电荷迁移实现的。 (4)研究了Er3+单掺杂和Er3+-Yb3+双掺杂的GdOCI荧光材料的发光性能。该材料在紫外光(275 nm)激发下、产生红色(619 nm)和近红外光(1029 am)发射。我们计算了Er3+→Yb3+能量传递效率(η)和Yb3+发射的量子效率(Q),分别为91％和191％。通过分析光谱数据指认了量子剪裁发生的能级。 (5)Ce3+-Yb3+双掺杂的La(BO2)3和LaBO3是一类具有独特性能的荧光性能。该材料只吸收紫外光,发射紫外光和近红外光,而不发射人眼敏感的可见光。正是因为如此,该材料可以应用于红外追踪和商品防伪。在该类荧光材料中发现了Yb3+的电荷迁移态发光,该发现为更深入理解Yb3+的发光机理有较为重要的意义。并根据两种基质的结构的差异分析了在这两种基质中Yb3+的电荷迁移态发光的不同。还研究了Ce3+→Yb3+的能量传递对Yb3+近红外发光的敏化。在La(B02,)3基质中Ce3+→Yb3+的能量传递效率(η)为59％,Yb3+发光的量子效率(Q)为～28％;在LaBO3基质中,η=～45％,Q=18％。