本论文主要研究了稀土离子掺杂BaFCl和GdF3纳米晶的合成、发光物理及其在生物标记方面的应用。　　 通过简单的溶剂热法制备得到四方相的BaFCl:Eu3+纳米晶。系统地研究了BaFCl:Eu3+纳米晶的低温光谱性能。借助10 K低温下的位置选择荧光光谱证明在纳米晶样品中存在至少两种Eu3+离子发光中心。位于靠近表面或缺陷位置的Eu3+呈现出较宽的激发和发射峰,而位于晶格内位置的Eu3+则呈现出较窄的激发和发射峰。另外,不同位置上Eu3+的能级也从实验上得到了较好地指认,即位于近表面或缺陷位置的Eu3+有22个能级,位于较好晶格环境中的Eu3+有41个能级可以被准确指认。两个位置上Eu3+离子5D0荧光寿命都远远大于其微米晶样品,且均随温度升高而迅速变小。首次在BaFCl:Eu3+纳米晶样品中观测到较强的尖锐的来自激发态5D1和5D2发光。　　 通过使用聚丙烯酸(PAA)作为表面包覆试剂,制备出具有水溶性且表面包覆PAA的BaFCl:Ln3+纳米晶。通过掺杂不同的稀土离子,BaFCl:Ln3+纳米晶可以实现从红外到可见光区高强度的稀土离子发光。BaFCl:Eu3+纳米晶的激发谱和发射谱表明掺杂的稀土离子位于一个近表面的位置。在氟氯化钡纳米晶样品中首次得到Nd3+较强的近红外发光以及Ce3+敏化的Tb3+明亮的绿色发光。由于掺杂的稀土离子无论是红外还是可见区域发光均具有较长的荧光寿命,所以BaFCl:Ln3+纳米晶具有在时间分辨生物荧光标记材料上的潜在应用。　　 通过PAA作为包覆剂,利用简单的溶剂热制备方法,合成出具有水溶性且表面羧基富集的GdF3:Ln3+纳米晶。通过变化掺杂的稀土离子和掺杂离子浓度的相对比例,实现了单一波长激发下的多色发光。结合时间分辨探测技术,利用稀土离子的长寿命发光可以有效去除短寿命背景光的干扰,从而得到了信噪比较高的信号。在生物素-亲和素蛋白(avidin-biotin)模型体系中,利用GdF3:Tb3+纳米晶作为荧光探针,在时间分辨模式下,实现了对ng/mL的亲和素蛋白的检测。该纳米晶同样可以用作磁共振成像造影剂,且其T1磁弛豫率为1.44 S-1mM-1。GdF3:Ln3+纳米晶,作为一种新型的双模标记材料预期在生物荧光免疫、DNA测序、活体成像和药物检测等领域具有实际应用价值。