近几年来,铝酸锶长余辉发光材料已广泛应用于各个领域,尽管人们对SrAl₂O₄的电子结构和发光特性做了大量的研究,但是在反应条件和发光机理方面仍存在分歧,对于激活剂和辅助激活剂的研究还不深入,这大大阻碍了铝酸锶长余辉发光材料的实际应用。本文分别采用高温固相法和第一性原理方法,对SrAl₂O₄的合成条件及其电子结构与发光特性做了系统的研究。本文将SrCO₃、Al₂O₃、Eu₂O₃和Dy₂O₃等原料按一定比例混合,在真空管式烧结炉中采用高温固相法使其充分反应,探究反应温度、反应时间及Eu₂O₃和Dy₂O₃的掺杂比例对产物发光性能的影响。结果表明:合成发光效果最好的SrAl₂O₄:Eu²+,Dy³+的反应温度为1500℃,反应时间为3h;在合成SrAl₂O₄:Eu²+时,Eu₂O₃的掺杂量为2wt%时的发光强度最大,余辉性能最好;在合成SrAl₂O₄:Eu²+,Dy³+时,Eu₂O₃的掺杂量为2wt%,Dy₂O₃的掺杂量为4wt%时,发光强度最大,余辉性能最好。本文采用第一性原理方法分别对SrAl₂O₄、SrAl₂O₄:Eu²+、SrAl₂O₄:Eu²+,Dy³+的电子结构进行了研究,对比分析其电子结构,研究Eu和Dy在SrAl₂O₄晶体中的作用。结果表明:掺Eu后的SrAl₂O₄晶胞体积变小;O和Al之间的结合力大于O和Sr之间的结合力;Eu的掺杂使Sr和O,Al和O之间的共价性增强;SrAl₂O₄为间接半导体,价带主要是由O 2p轨道所贡献,导带主要是由Sr 4d轨道所贡献。掺Eu后,费米能级上移,在禁带中出现Eu 4f轨道,在导带中出现了Eu 5d轨道,在光照条件下,禁带中Eu 4f轨道上的电子被激发到导带中的Eu 5d轨道上,光照结束后,处于激发态的电子跃迁回基态,以光的形式放出能量,发出519nm的黄绿光。Eu、Dy共掺时,在Eu 4f轨道和Eu 5d轨道附近出现了Dy 4f轨道和Dy 5d轨道,光照时电子跃迁所产生的空穴被Dy的陷阱能级捕获,光照结束后,Dy的陷阱能级捕获的空穴缓慢释放,与跃迁回基态的电子结合,以光的形式放出能量。所以,SrAl₂O₄:Eu²+,Dy³+具有良好的长余辉发光性能。