上转换发光材料是在长波长的激发下,激发出短波长光的一类荧光材料。目前以稀土离子为发光中心的上转换发光材料在980nm红外光激发下,能发出不同颜色的可见光。上转换发光材料已经开始应用到生活中的各个领域。本文首先对上转换发光材料的原理和研究现状进行综述,针对上转换发光对基质材料的低声子能、低毒性、易于制备等要求,本文选择Gd₂O₃为基质材料,以稀土Er³⁺、Yb³⁺、Tm³⁺等为掺杂离子,利用高温固相法制备了Gd₂O₃:Yb³⁺,Er³⁺和Gd₂O₃:Yb³⁺,Tm³⁺两个体系的上转换发光材料。详细研究了掺杂离子种类、浓度、烧结条件、助熔剂等对发光材料结晶性与发光性质的影响。研究表明,掺杂Yb³⁺-Er³⁺体系可以发射红光,掺杂Yb³⁺-Tm³⁺体系发射红光与蓝光。发光强度和光谱分布与Yb³⁺/Er³⁺、Yb³⁺/Tm³⁺比值直接相关。氯化钠和氯化锂助熔剂的添加可明显改善发光亮度。通过研究激发功率与发光强度的关系,确定了红光和蓝光发射均为双光子过程,并详细讨论了上转换发光机制。