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白光发光二极管(W-LED)作为一种新型固体光源，具有节能、发光效率高、响应快、寿命长、无污染、耐振动等优点，进而实现绿色照明，成为新一代照明光源。目前，最主流的技术是单芯片加荧光粉合成白光LED，荧光粉性能的好坏将直接影响LED的发展。所以，研究寻找能被蓝光芯片(450～470 nm)或紫外光芯片(350～410 nm)有效激发的荧光粉是非常有意义的。
硅太阳能电池无毒，容易钝化，具有纹理结构等优点，而众所周知，太阳是无限的能量之源，这使得越来越多的人开始对二者的有效结合开始关注。由于太阳光谱与单晶硅太阳能电池的光谱敏化区的不匹配，吸收高能量的光子所产生的载电荷的热能化造成硅太阳能电池吸收的能量不能充分利用。提高太阳能电池效率的解决方法之一就是量子剪裁，即将300～490 nm范围内的部分紫外光和可见光通过下转换得到刚刚高于晶体硅禁带吸收能量的光子(约1000 nm)。因此，寻找合适的量子剪裁发光材料将有利于单晶硅太阳能电池的发展。
本论文中，我们选择化学性质稳定，不易潮解的硅酸盐作为基质，采用传统的高温固相法合成。利用X射线粉末衍射来测定合成荧光粉的结构性质，利用漫反射光谱、激发光谱、发射光谱和荧光衰减寿命等来研究荧光粉的发光性质及相关能量传递机理。同时，从新材料应用的角度，研究了应用于白光LED的可被400nm右近紫外光有效激发的蓝绿色荧光粉，以及潜在应用于c-Si太阳能电池的荧光粉。具体说来，本论文主要做了以下工作：
其一，研究了适用于近紫外LED芯片的荧光粉Sr2MgSi2O7：xEu2+，yTb3+的发光性质及其应用。结果显示：Sr2MgSi2O7：xEu2+的激发光谱在350～430 nm有宽的吸收带，与发紫外光的LED芯片匹配，是一种能被GaN基LED芯片有效激发的蓝色荧光粉。同时，首次观察到Sr2MgSi2O7中存在有效的Eu2+到Tb3+的能量传递，利用Eu2+在近紫外区的吸收，得到了Tb3+的绿光发射，这个过程归属为声子辅助的非辐射能量传递过程，在Sr2MgSi2O7：1.5％Eu2+，17.5％Tb3+中有最佳能量传递效率。
其二，对Sr2MgSi2O7：Yb3+的发光性质进行了系统研究。Yb3+电荷迁移带的吸收位于253 nm处，2F5/2-2F7/2的红外发射为977 nm，与c-Si的带隙宽非常匹配。通过Tb3+的引入，Sr2MgSi2O7:0.02Tb3+，zYb3+中实现了近紫外区的吸收及Yb3+在近紫外光激发下的红外发射，这是一个二次协同下转换的过程，其最高量子效率为125％。
其三，由于Tb3+的吸收是禁戒的f-f锐线吸收且效率较低，所以选择正硅酸钇为基质材料，利用Ce3+的f-d宽带允许吸收，作为敏化离子，进行了Yb3+976 nm附近红外发射的研究。在高温型X2-Y2SiO5中，Y2SiO5的禁带宽度为4.6 eV,Y存在两种不同的格位。低浓度下，Ce3+主要占据Y1格位，吸收主峰为356 nm，发射峰位于394 nm、428 nm，当浓度增加到3％，则主要占据Y2格位，吸收主峰358 nm，发射峰为444 nm、487 nm。比较了Ce3+的最佳掺杂浓度下，Y2SiO5：1％Ce3+，zYb3+与Y2SiO5：7％Ce3+，zYb3+的发光强度及能量传递效率，从能级匹配的角度，进行了相关机理解释，证实Ce3+(Ⅱ)能更有效的实现Ce3+-Yb3+的量子剪裁过程。