稀土/过渡金属离子掺杂的氟氧化物玻璃陶瓷作为一类光功能块体复合材料,通过在玻璃基质中析出特定纳米晶颗粒,使其同时具有优良的机械特性和发光性能,因此在光通信、固态激光器和三维显示等领域具有潜在的应用前景。对于玻璃陶瓷的发光而言,纳米晶基质的结构控制和发光中心的分布情况是影响其发光效率的关键因素,因此寻找新的性能优异的基质材料是十分重要的。钪(Sc)是稀土元素中离子半径最小的元素,它位于元素周期表中IIIB族的顶端和过镀元素周期的始端,这使Sc基氟化物的发光材料具有不同于其他稀土氟化物材料的发光性能。虽然已有不少关于Sc基材料的报道,但是尚未有文献报道其在氟氧化物玻璃陶瓷中的结构控制和发光性能。本文将稀土/过渡金属离子掺杂的Sc基氟氧化物玻璃陶瓷作为研究对象,系统地探究Sc基纳米晶的结构调控、激活剂的发光特性及相关机理。本文主要内容和研究结果如下:第一章是本文的绪论部分,主要介绍了研究过程中所需的基础知识和研究背景,内容包括:稀土/过渡金属离子的基本介绍和发光原理;氟氧化物玻璃陶瓷材料的介绍;Sc基发光材料的研究现状。第二章主要研究Na Yb F4和Na3Sc F6纳米晶玻璃陶瓷中的生长关系和发光特性。经过大量实验,我们发现通过简单控制玻璃组分中Na+含量和F/Na比值可实现玻璃析晶相从立方相Na Yb F4到单斜相Na3Sc F6的相转变过程。此外,基于掺杂Er3+的上转换发光强度变化,分析稀土离子在不同晶相中的发光特性。最后,以Eu3+为结构探针得出了稀土离子难以进入Na3Sc F6纳米晶的结论。第三章通过组分设计和玻璃结构优化,成功制备了含单相KSc2F7纳米晶的透明玻璃陶瓷。通过X射线粉末衍射(XRD)、高分辨电子显微镜(TEM/HRTEM)、和荧光光谱仪等表征手段研究其显微结构、形貌特征和发光特性。通过表征发现其不同于其他基质材料,部分离子半径较小的稀土离子可作为成核剂促进KSc2F7颗粒的成核生长,无稀土离子掺杂或稀土离子离子半径较大都无法析出KSc2F7纳米晶。此外,作为激活剂的镧系离子(Er3+、Ho3+、Tm3+)在热处理后进入了析出的KSc2F7纳米晶中,玻璃陶瓷的发光强度相对于前驱玻璃大幅增强。进一步研究还发现前驱玻璃中存在富集K/Sc/Ln/F离子团簇的非晶区域,随着热处理温度增加,KLn Fx纳米晶优先于KSc2F7成核生长,随后部分KLn Fx纳米晶的Ln3+被Sc3+取代形成KSc2F7纳米晶。第四章主要研究了含KSc2F7和KYF4/KYb2F7/KLu2F7纳米晶双相玻璃陶瓷的结构和发光特性。得益于Ln3+在KSc2F7晶体选择性掺杂的特点,通过Sc基和Ln基氟化物竞争性生长关系,我们采用了不同的Sc-Ln比设计制备了Sc-Yb、Sc-Lu和Sc-Y三种双相玻璃陶瓷体系。在掺杂不同的Ln3+条件下,我们首次报道可以通过多种调控手段实现可调的多色上转换发光,如调整双相比、Ln3+掺杂选择性分离、改变入射泵浦激光等。最后,通过概念验证实验,演示了双相玻璃陶瓷作为颜色转换器在980 nm激光驱动上转换照明中的应用。第五章以锰掺杂的前驱玻璃为基体,探究了Sc3+掺杂对玻璃的微观结构和发光性质的影响。实验发现由于稀土离子的阳离子场强引起玻璃网络结构的变化,导致锰离子的配位体环境发生变化,使其出现绿光到橙光的红移现象。最后,对本论文的主要内容和应用前景进行了总结与展望。