白光发光二极管（w LED）因其高效的光电转化效率,正在快速取代普通照明和显示背光源中的白炽灯和荧光灯光源^[1,2]。其中,荧光粉转换白光LED（PC-wLED）是固态照明技术的最高峰。在PC-wLED中,利用基于In GaN的LED芯片产生的紫外光来激发荧光粉以产生白光^[3,4]。LED应用的发光材料需要满足的一个要求是在LED器件可达到的高温下保持其发光强度。近年来,人们越来越关注高功率PC-wLEDs,这仍然是限制其实际发展的瓶颈^[5,6]。提高荧光粉的热稳定性对解决上述问题至关重要。在本文中,我们的目标是在高温工作环境下利用重建的缺陷结构实现载流子协同作用下的抑制热猝灭。随着温度的升高,深陷阱中的载流子释放,进而补偿由于热损耗带来的发光强度损失。零热猝灭现象是通过重建缺陷结构,实现载流子俘获、释放和再俘获之间的动态平衡。特别地,我们专注于在稳定相结构中,不同缺陷态结构对光致发光过程稳定性的影响。为了确保wLED输出性能,并有效抑制非辐射跃迁,缺陷结构的设计和引入应成为本工作的首要任务^[7,8]。因此,对载流子的俘获和释放过程的全面了解将得到详细研究,其中关键依赖于固有和引入的缺陷。本工作提供了一种新的方法来设计和改进LED所使用的荧光粉的热行为,通过反转载流子在重新构造的缺陷状态中的的俘获和释放过程,并且可以从根本上解决LED器件的热稳定性问题^[9-12]。这些结果对打开高功率PC-wLEDs新的可能性的大门具有重要的科学意义和实践价值。这为研究无机发光材料的热稳定性提供了实验依据和可靠的科学数据^[12-17]。在该工作中,我们深入探究了不同环境温度下镓酸盐荧光粉的发光特性,长余辉特性以及缺陷态结构等。本论文的核心创新点是:选择具有低维链状结构自激发特性的镓酸盐系荧光粉,分析了在不同环境温度下的光致发光过程及电子俘获过程,着重探讨了缺陷态对于荧光材料在光致发光、长余辉以及光激励过程中的重要作用。主要研究结论是如下:1、一种新型发光颜色可调的SrGa₂O₄:Bi³⁺,Eu³⁺红色荧光粉通过传统的高温固相法合成出来。针对其晶体结构,光谱特性,荧光寿命,以及敏化剂离子Bi³⁺浓度对发光性能的影响进行了系统的分析。基于在该荧光粉中Bi³⁺离子到Eu³⁺离子高效的能量传递效率,SrGa₂O₄:Bi³⁺,Eu³⁺荧光粉可以发出很强的红光。在SrGa₂O₄基质中的能量传递形式被归属于四极子-四极子模式。由于SrGa₂O₄:Bi³⁺,Eu³⁺荧光粉在紫外光区有很宽的激发峰且能发出高效的红光,因此该荧光粉有被应用于近紫外激发的白光LED上。此外,研究了镓酸盐材料中的缺陷态结构与拖尾效应之间的关系,这对电子俘获型材料中消除由缺陷造成的拖尾现象,进而提高成像效果是十分有利的。2、现今,电子俘获型发光材料广泛应用于生命科学、能源和环境科学等方面。对于电子俘获型发光材料而言,适合的陷阱能级是至关重要的。SrGa₂O₄基质提供了一个在某一晶格方向上阳离子顺次排列的低维链状结构,表现出一个自激发的蓝光长余辉,这点与其内部的本征缺陷有关。当Tb³⁺离子引入该基质中时,在这个含有隧道结构的三维框架中,不同深度的陷阱能级共同构成了一种连续的缺陷态结构。在室温下,浅陷阱中被俘获的载流子自发地进行释放,并且与Tb³⁺发光中心相结合,最终造成了Tb³⁺离子的特征发光。而在室温条件下更深的陷阱能级,能够在一定程度上有效的阻止载流子的热猝灭效应,因而,Sr Ga₂O₄:Tb³⁺荧光粉在328K的温度下仍能够实现长余辉发光。此外,在室温下用980nm的激光器进行激发,深陷阱中的载流子得以释放,能够观察到来源于Tb³⁺的光激励现象。我们的研究表明正是由于这种连续性缺陷态结构的存在（不同深度陷阱能级相互协同）,SrGa₂O₄:Tb³⁺荧光粉才具备了热稳定性。该工作为工作条件高于室温的严苛应用情境下,如太阳能源技术,生物成像技术等,提供了潜在的应用价值。3、一种黄色长余辉材料CaGa₂O₄:Bi³⁺（CGO:Bi）被开发出来,在激发光源照射后,其余辉时长可以超过36小时。此外,一种高于室温条件下的优秀的长余辉性能以及非常态的热猝灭现象被观察到。热释光曲线表明了在高于室温的条件下,深陷阱中的载流子能够成功的释放出来,其关键在于多种不同深度陷阱能级构成的连续性缺陷态结构。这部分工作明确的证明了连续性缺陷态结构对于改善长余辉材料热耐受性的重要意义,为设计在极端环境下应用的长余辉材料提供了一种可行的思路。