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白光LED(Light Emitting Diode)作为第四代照明器件，在21世纪代替传统的白炽灯和日光灯已成为必然。作为白光LED的重要组成部分，荧光粉直接影响白光LED的显色指数和使用寿命。探索一种具有较强物理化学稳定性、较高量子效率、较低热淬性、且在可见光波段具有可调发射光谱的荧光粉成为当务之急。
本论文采用高温固相反应法制备荧光粉样品。选取SiAlON作为荧光粉基质材料，通过其中掺杂稀土离子Eu2+和过渡元素Mn2+，研究不同组成荧光粉的物相组成和光学性能，并尝试从烧结动力学分析其物相组成，从量子学角度分析其发光机理，并探讨了这些荧光材料的潜在应用。
Ca0.25-xSi9.9Al2.1O1.6N14.4：xEu2+(x=0.005，0.015，0.025，0.035，0.045)复相荧光粉由Ca-α-SiAlON相(α相)和β-SiAlON相(β相)两相组成。α相质量百分含量随Eu2+掺杂浓度增加先减少后增加，且在x=0.025时达到最小值27.0%；其随着烧结温度的升高而升高，随着保温烧结时间的延长而减少。复相荧光粉的激发光谱由250-350 nm和350-500 nm两个激发带组成，发射光谱为两相发射带的复合。复相荧光粉发射强度随α相质量百分含量正向变化，烧结温度升高也有利于发射强度的提高。
纯相Ca-α-SiAlON：Eu2+黄光荧光粉在1700℃，0.5MPa下保温烧结2h制得。综合其晶粒形貌及发光性能，得出最佳m值为1.6，单个晶胞中最优Eu2+掺杂浓度为0.064。其发射峰随Eu2+掺杂浓度的提高，从570 nm红移至584 nm，且其色坐标可在(0.4345，0.5597)至(0.4881，0.5145)范围内可调，拓宽了Ca-α-SiAlON：Eu2+黄光荧光粉的显色范围。
掺杂过渡金属元素Mn2+制得了Ca-α-SiAlON：Mn2+荧光粉，其可被225-350 nm的紫外光激发，具有360-550 nm和575-800 nm两个较宽发射带，其中包括400 nm，432 nm，555 nm和650 nm四个发射峰，且位于红光波段的发射峰随着Mn2+掺杂浓度的增加，从648 nm红移至675 nm，同时发射强度在Mn2+掺杂浓度为0.10时达到最大。Ca-α-SiAlON：Eu2+-Mn2+荧光粉发光光谱与Ca-α-SiAlON：Eu2+荧光粉类似，发射强度随Mn2+掺杂浓度增高而下降。
此外，利用不同粉末原料组合制备了β-SiAlON：Eu2+绿光荧光粉。粉末原料中含有Al2O3有利于纯相β-SiAlON：Eu2+荧光粉的制备，Eu2O3含量过多会导致杂相出现。随着z值增大，β-SiAlON基荧光粉发射波长发生红移。综合晶粒形貌和发光性能对比得出，当z=0.8，单位晶胞Eu2+掺杂浓度为0.10时，可获质量较优的β-SiAlON：Eu2+绿光荧光粉。