上转换发光现象在许多新的领域有着巨大的潜在的应用前景,极具开发和应用价值。因此,对上转换发光材料的实验和理论研究便成为目前高新材料的研究热点。本文以寻找高效的氧化物上转换基质材料为目标,探讨了在纳米二氧化钛基质中稀土离子在980nm激光器激发下的上转换发光特性,主要考察了纳米二氧化钛基质中Er³⁺单掺、Er³⁺/Yb³⁺+和Tm3³⁺/Yb³⁺掺三种体系中,热处理温度、稀土掺杂浓度等因素对其上转换发光的影响,对上转换发光机制做了进一步探讨,并研究了Li⁺掺杂对TiO₂:Tm³⁺/Yb³⁺发光的增强作用,得到以下结论:1.在纳米TiO₂基质中掺入稀土Er³⁺和Er³⁺/Yb³⁺,以980nm激光为泵浦光源,分别获得位于525nm,548nm和660nm绿、红光上转换发光。在TiO₂纳米晶体中共掺入稀土Tm³⁺和Yb³⁺,获得了476nm较强的蓝色和651nm的红色,及694nm微弱的红色上转换发光。稀土离子掺入到纳米TiO₂晶格中,对二氧化钛的晶型和晶粒大小都有影响。2.由于Yb³⁺离子特殊的能级结构,它对Er³⁺离子和Tm³⁺离子的上转换发光有敏化作用,双掺的上转换发光强度比单掺Er³⁺和Tm³⁺时明显增强。3.在Er³⁺:TiO₂体系中,随着热处理温度的升高,上转换发光强度先增加后急剧下降;在Yb³⁺/Tm³⁺:TiO₂体系中,随着热处理温度的升高,上转换发光强度逐渐增强。4.在Li⁺/Yb³⁺/Tm³⁺:TiO₂体系中,发现Li⁺掺入后,Yb³⁺/Tm³⁺:TiO₂上转换发光强度大幅度提高。当Li⁺掺杂浓度为3.0mol%时,上转换发光强度达到最大。5.通过分析上转换发光的强度与泵浦功率的关系,作者发现Er³⁺单掺、Er³⁺/Yb³⁺共掺TiO₂纳米晶体上转换绿光和红光发射,Tm³⁺/Yb³⁺共掺TiO₂纳米晶体上转换蓝光和红光发射均为双光子吸收过程。