近年来,数据信息安全成为各行业面临的全球性问题。现阶段多数发光材料的荧光特性只能在单一模式的能量刺激下发光,如紫外激发的下转移材料、近红外泵浦激光激发的上转换材料等,目前的发光材料鲜少能在单一材料中实现利用不同的激发模式将能量转换为可见光。报道的大多数构建多模发射的掺杂材料的传统方法也多是依靠水热法来调控纳米结构的核壳结构从而来掺杂离子。结果证明,这些方法工艺复杂,制备时间长,重复性也相对较差。因此在无机荧光材料中实现多模式发光,对于多功能光学检测和信息防伪具有重要意义。而压电半导体材料由于其较宽的禁带宽度,独有的物理化学性能,使其可以作为容纳掺杂离子的主晶格从而来调控其较多光学性能。因此,本论文选择了合适的稀土元素Pr3+和Er3+掺杂在压电半导体材料中调控其光学性能,设计制备出几种多功能材料,对其光致发光、力致发光性能以及光学传感方面进行了一系列探讨,具体研究如下:1.由于ZnS作为典型的第三代压电半导体材料,其具有很宽的禁带宽度,光传导性好等优点,并广泛应用于光电信息存储、光电传感器等领域。因此我们选择ZnS为基质。但ZnS材料具有本身发光效率低、荧光光谱发光范围窄等缺陷,而稀土离子具有丰富的能级结构,可以弥补其不足,则可以通过掺杂稀土离子对ZnS改性,使掺杂材料具备更好的稳定性与更广泛的荧光性能。通过高温固相合成法制备了掺Er3+的多色和多模态荧光材料ZnS晶体,样品能够吸收紫外光318 nm和365 nm能量实现荧光颜色不同的发光,也能够基于Er3+为荧光中心的上转换发光实现与下转移显现不同光色,即改变激发波长实现光色调谐。同时发现对样品进行光学测温表征后,由于~2H11/2→~4I15/2和~4S3/2→~4I15/2对应能级跃迁随温度的变化不同,可以基于FIR测温技术实现荧光测温。在313 K～493K的温度范围内存在良好的温度依赖性,灵敏度的最大值可以达到0.0021 K-1,证明该材料是一种很有潜力的光学测温材料。这项工作将对新型高集成功能荧光材料的设计和开发奠定实验基础,并有望在光学防伪和信息加密领域得到应用。2.新型无铅压电半导体AnBnO3n+2钙钛矿层状结构因其高灵敏度以及固有的压电性能在光致发光材料中获得了更多关注,典型材料包括Sr2Nb2O7,Ca2Nb2O7等。为了实现多维发光的可能性,我们可以设计通过耦合发光中心、陷阱能级和压电性的相互作用实现更为复杂的发射模式。本实验中我们选择了Pr3+和Er3+掺杂在Ca2Nb2O7基质中,开发了一种多模态激发的多色荧光材料。在紫外激发下,结合了Pr3+的红光发射与Er3+的绿光发射两种特征激发实现了在340-380nm范围内的光谱重叠现象,从而获得多色光致发光模式。我们可以通过对激发波长的精细选择实现连续可调控的光色。同时样品在热刺激、上转换功率变化时均有优异的多模式荧光发射现象。对样品进行温度传感测试时,我们选择了应用更广泛的紫外光进行能量激发,基于Pr3+和Er3+的热耦合能级实现光学测温,并且测温灵敏度可达0.0072 K-1。3.CaZnOS作为近年来的新型材料之一,它是一种带隙约为4 e V的压电半导体,由于其独特的压电发光特性备受关注。据之前报道在CaZnOS单掺金属Mn2+时发现了力致发光现象,为了得到更多模式的发光效果,考虑将过渡金属和稀土离子共掺进CaZnOS基质中进行光学调控。通过高温固相合成法制备合成了纯度较高的样品,对样品的物相结构、微观形貌、光学性能等方面进行了一系列表征。通过紫外激发、近红外激发和机械应力刺激三重模式下表征了其光学性能,样品材料均表现出优异的发光性能,并且在紫外和近红外激发下,由于不同的激发离子控制晶体内的能量转移,表现出多色发光。在进行应力发光测试时,为了更便于观察及性能表征,我们将样品粉末与有机物复合形成柔性复合材料。应力发光灵敏度较强,且在较小的机械刺激下也具备较强的光强-应力依赖性,为开发更多灵敏度高的应力发光材料提供了新思路。由于稀土离子出色的上转换发光表现,样品在温度传感性能测试中也表现出了良好的温度依赖性,并且在293 K～493 K的温度范围内,灵敏度可达到0.0014 K-1。