稀土上转换发光一直是光致发光领域研究的热点,其在生物成像、三维立体显示、光伏产业等领域得到了广泛的应用。然而目前对稀土上转换的研究在两方面仍关注较少:一是稀土上转换主要以980 nm激光为光源,采用其它单波长激光如1550 nm和双波长激光如980 nm+1550 nm作为激发光源的研究较少;二是大量工作研究了异质金属离子掺杂提高上转换发光效率,而通过金属离子掺杂优化上转换光电性质的研究极少,对上转换材料的光电能量转移机制也缺乏深入的研究。本文用水热法制备了NaYF₄:xEr³⁺（x=0%、3%、5%、7%、9%mmol）微晶,采用X-射线粉末衍射法和场发射扫描电镜对NaYF₄:xEr³⁺微晶的物相和形貌进行分析,利用荧光光谱仪测试了NaYF₄:xEr³⁺微晶在1550 nm激发条件、980 nm激发条件和980 nm+1550 nm双频激发条件下的上转换发射光谱,其中NaYF₄:5%Er³⁺具有最强的上转换发射,而且不同激发光条件下NaYF₄:5%Er³⁺微晶的上转换发光颜色不同,这使NaYF₄:5%Er³⁺微晶成为多色显示领域的候选材料。研究了水热法反应条件对NaYF₄:5%Er³⁺微晶的物相、形貌和发光性质的影响。通过金属Cu²⁺离子掺杂合成了NaYF₄:5%Er³⁺,yCu²⁺（y=0%、2%、5%、10%、20%mmol）微晶,用电化学工作站测试了NaYF₄:5%Er³⁺,yCu²⁺的光电性能,测试结果表明当Cu²⁺离子含量为10%mmol时,微晶具有最高的光电流和最弱的上转换发光,依据能量守恒定率,探讨了NaYF₄:5%Er³⁺,10%Cu²⁺的光电能量转移机制。在相同的条件下比较了NaYF₄:5%Er³⁺,10%Ca²⁺、NaYF₄:5%Er³⁺,10%Mg²⁺和NaYF₄:5%Er³⁺,10%Cu²⁺三种材料的光电性质,其中NaYF₄:5%Er³⁺,10%Cu²⁺的阻抗最小,光电流最大,光电性能优异。这项工作利用Cu²⁺离子掺杂策略合成了上转换光电材料,促进上转换材料中光能向电能的转化,提出了新的上转换光电材料的能量转移机制,使NaYF₄:5%Er³⁺,10%Cu²⁺成为光电传感器的候选材料。本论文主要研究内容如下:1、用水热法合成了六棱柱NaYF₄:xEr³⁺（x=0%、3%、5%、7%、9%mmol）微晶,晶体的尺寸均匀,分散性好。在1550 nm激发条件下,探究了Er³⁺离子掺杂含量对上转换发光性质的影响,测试结果表明NaYF₄:5%Er³⁺微晶具有最高的上转换发光强度,并探讨了上转换增强机制。设计了980 nm+1550 nm双频激发装置,对比了双频激发和单频激发条件下的上转换发射光谱,通过CIE色度图分析了不同激发条件下发射光颜色的区别,实现了NaYF₄:5%Er³⁺微晶的可调谐多色发射,并解释了相应的上转换发光机理。2、以上转换发光最强的NaYF₄:5%Er³⁺微晶为例,在1550 nm激发条件下,研究了水热反应中氟离子来源、水热温度、氟离子用量、前驱体溶液pH值、配体以及前驱体溶液加料顺序对微晶物相、形貌和发光性质的影响。解释了不同反应条件下晶体可能的生长机理和影响上转换效率的原因。3、合成NaYF₄:5%Er³⁺,yCu²⁺（y=0%、2%、5%、10%、20%mmol）微晶,利用电化学工作站在1550 nm激发条件下测试其阻抗和光电流,讨论了Cu²⁺离子掺杂含量对材料光电性质的影响,并根据上转换发射光谱、热效应测试和能量守恒定律提出了新的上转换光电能量转移机制。在相同条件下对比了NaYF₄:5%Er³⁺,10%Ca²⁺、NaYF₄:5%Er³⁺,10%Mg²⁺和NaYF₄:5%Er³⁺,10%Cu²⁺三种材料的光电性质,实验结果表明NaYF₄:5%Er³⁺,10%Cu²⁺具有最小的阻抗和最大的光电流,具有更为优秀的光电性质。