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在现代光电技术中,稀土离子作为光学活性中心在固体发光材料中扮演着重要角色。这是因为它们能发射尖锐荧光,谱线丰富,几乎可以覆盖从可见光到紫外光整个光谱区域。它们作为杂质掺入晶体后对晶体材料的微观结构、电性质、光磁性质等有着极其重要的影响,因而近年来稀土离子掺杂的半导体纳米晶的制备和光物理性质的研究受到学术界的广泛关注。作为新型的光电材料,ZnO室温下禁带宽度为3.37eV,具有高的激子结合能(60meV),远大于GaN(25meV)的激子结合能,在紫外区有强吸收,可以作为掺杂稀土的荧光材料的基质。这种发光材料可代替传统的半导体发光二极管,应用于高分辨发射平板显示器,固态照明,生物标签等领域。本文制备了ZnO:Eu3+、ZnO:Eu3+/Tb3+和ZnO:Eu3+/Dy3+三个体系,并研究了其结构和发光性能,探讨了发光过程中稀土与基质之间的能量传递机制和稀土之间能量传递动力学。主要内容如下：一、采用共沉淀法制备了掺Eu3+的ZnO纳米晶,X射线衍射(XRD)表明氧化铕已经进入氧化锌晶格中。扫描电子显微镜(SEM)说明了Eu3+掺入使ZnO晶粒变小。透射电子显微镜(TEM)表明了大部分Eu3+处于ZnO晶格中。光电子能谱(XPS)结果也表明大部分Eu3+已经掺入ZnO晶格中,钠离子做为Eu3+掺入ZnO晶格时起着电荷补偿作用。拉曼光谱证明了在掺杂过程中Eu3+离子取代Zn2+是主要的。观察到从ZnO到Eu3+有效能量传递,样品在紫外(UV)或近UV外光激发下发出尖锐强红光,而缺陷发光很弱。该材料具有高色纯度、高稳定性和高发光效率新照明材料可能性,它在先进显示器和LED背光光源方面具有潜在应用前景。二、采用共沉淀法制备了共掺铕(Eu3+)和铽(Tb3+)离子的ZnO纳米晶,由于Eu3+/Tb3+有效掺入ZnO晶格,在紫外光和近紫外光激发下,观察到强的红绿光,表明了样品存在从ZnO到Eu3+/Tb3+有效的能量传递。通过分析荧光光谱和荧光衰减曲线,首次报道了在ZnO:Eu3+/Tb3+中观察到从Tb3+到Eu3+能量传递。在低温下,发现红光强度相当强,而绿光相当弱,说明了存在从Tb3+到Eu3+共振非辐射能量传递。计算在385nm波长激发下发射光谱的色度坐标,所有样品色度坐标都在白光区域附近。该结果表明我们制备的ZnO:Eu3+/Tb3+是非常有前途的光转换材料,在先进显示器和白光LED照明方面也有潜在应用价值。三、采用共沉淀法制备了共掺铕(Eu3+)和镝(Dy3+)离子的ZnO纳米晶,由于Eu3+/Dy3+有效掺入ZnO晶格,在紫外光和近紫外光激发下,观察到强的红、蓝和黄光,表明了样品存在从ZnO到Eu3+/Dy3+有效的能量传递。通过分析荧光光谱和荧光衰减曲线,首次报道了在ZnO:Eu3+/Dy3+中观察到从Eu3+到Dy3+能量传递。通过计算电偶极跃迁与磁偶极跃迁发射强度比,发现Eu3+不对称比值比Dy3+高,Eu3+电偶跃迁对它所处格位周围环境对称性更加敏感。计算在320nm波长激发下发射光谱的色度坐标,所有样品色度坐标非常靠近于白光区域。在固体多颜色三维显示器和白光二极管等应用方面,此材料是潜在候选材料。