上转换发光是指样品吸收一定波长的光子而发射出相对较短波长的光子的现象。稀土离子就具有这种特殊的上转换发光性能。在上转换发光材料中,红光和白光材料由于在荧光标注和照明方面有巨大的应用价值而成为现在上转换领域的研究热点。但上转换红光和白光材料都面临两个最主要的难题:1、如何有效的调制发光颜色,使红光的纯度更高,而白光的颜色更接近日光;2、如何有效提高发光强度。　　对于上转换红光或白光材料,以往的研究手段主要集中于发光过程中电子的跃迁机制研究,对材料的微结构研究得很少。然而,众所周知,材料的电、光、磁、热、力等性能是与材料的结构紧密联系的。如果要深入的研究上转换材料的发光特性,必须深入研究材料的微观结构、显微成分分布、晶体场特性等与发光机理之间的关系。本论文的主要工作是以微观组织结构的研究为主要手段,去研究发光性能与相结构、相组成及成分分布的关系,从而制备出发光性能更好的上转换白光和红光材料。通过采用这种研究方案,一方面,我们成功地在ZnO、BaTiO3纳米晶和Pb-Ba陶瓷中实现了强的上转换白光发射;另一方面,在Pb-Zn-B陶瓷及ZnO纳米晶中实现了有效的单色红光发射,特别是将红光的单色性提高到了优于之前已报道结果的水平。论文工作的主要内容可以分为以下4个部分:　　1、在第3章中:采用高温固相法制备了稀土Yb3+/Er3+共掺杂或Yb3+/Er3+/Tm3+三掺杂的 Pb基陶瓷体系,并研究了其发光性能与微结构的关系:1、制备了Yb3+/Er3+共掺杂Pb-Zn-Si陶瓷材料,研究了其多色(包括红、绿、紫三条谱带)上转换发光特性与样品的相组成、微观成分分布及晶体微结构的关系。这对后面的上转换白光和单色红光材料的的制备及性能研究具有一定的指导价值;2、基于多色光的研究工作,改进了样品组分,采用高温固相法制备了Yb3+/Er3+共掺杂Pb-Zn-B陶瓷材料。通过对样品进行热处理,改变其微结构和成分的显微分布,成功地制备出了发单一红色光的陶瓷样品。特别是将红光的纯度(红光与杂质光的强度比(抑制比):128)提高到了明显优于已报道的其它体系的水平(抑制比<97)。深入分析了其单色红光上转换发光特性与样品的相组成、微观成分分布及晶体微结构的关系;3、制备了Yb3+/Er3+/Tm3+三掺杂Pb-Ba陶瓷材料,通过调节组分和工艺成功地实现了强的上转换白光。结合扫描电镜和 X射线等研究手段分析了样品的微观相结构和成分分布对Yb3+/Er3+/Tm3+三种稀土离子之间的复杂的能量传递过程的影响。　　2、在第4章中:采用化学燃烧法制备了Yb3+/Er3+共掺杂或Yb3+/Er3+/Tm3+三掺杂的ZnO纳米体系,并成功地实现了上转换红光和白光发射。研究了Yb3+/Er3+共掺杂 ZnO纳米晶的单色红光产生的上转换机制与样品的相结构、基质声子能量、掺杂稀土的含量及制备工艺之间的关系。特别是将稀土掺杂ZnO纳米晶中的红光纯度提高到了98.82％(抑制比:84),明显优于已报道的ZnO纳米晶的红光纯度(抑制比<50)。深入分析了Yb3+/Er3+/Tm3+三掺杂ZnO纳米晶上转换白光发射机理。研究了其微观相结构和成分分布对Yb3+/Er3+/Tm3+三种稀土离子之间的复杂的能量传递过程的影响,特别是根据微结构的分析,采用了降低稀土离子浓度,精细化制备工艺的手段,实现了ZnO单相纳米晶的制备。　　3、在第5章中:采用化学和物理相结合的复合法制备了Yb3+/Er3+/Tm3+三掺杂BaTiO3纳米晶材料,实现了上转换白光发射,特别是其有效的Er离子450纳米发射的提高有利于降低上转换白光发射的色分离。对这种有效的450纳米发射的机制进行了详尽的泵浦功率变换、能级衰减及能级失配分析。　　4、在第6章中:对以Er3+、Tm3+为发光离子的稀土掺杂纳米及陶瓷材料的单一红光发射和白光发射做了系统的分析总结,以期对于合成其它基质系的单一红光发射和白光发射上转换材料有一定的指导和借鉴价值。