稀土上转换发光材料具有对激发光能量上转换的特性,使得其在红外防伪、温度测定、荧光制冷、生物标示以及三维显示等领域有着巨大的应用潜力与科研价值。钛酸锶钡(BST)陶瓷的稳定性好、声子能量低,并且其铁电相变温度低,对温度变化十分敏感,而掺杂进入BST晶格的微量的稀土元素,既可以改善BST陶瓷的介电性能,又可以实现较高的上转换发光输出。因此本论文选择了BST陶瓷作为上转换的基体,探索了高温固相法制备稀土掺杂BST陶瓷的工艺条件,并对其进行物相与形貌表征,通过实验优化得最佳预烧温度为1200℃,保温4 h,烧结温度为1480℃,保温3 h。在室温980 nm泵浦条件下,测试了一系列Er3+,Er3+/Yb3+和Tm3+/Yb3+掺杂BST粉体与陶瓷的上转换发光性能,并对不同掺杂体系的发光机理进行研究。测试结果表明不同浓度稀土掺杂时,BST粉体与陶瓷的上转换发光强度均会发生浓度淬灭现象,其中Er3+单掺时的淬灭浓度为2 mol%;Er3+/Yb3+掺杂时Yb3+的淬灭浓度为11 mol%;Tm3+/Yb3+掺杂时Yb3+的淬灭浓度为6 mol%,而Tm3+在不同波段的上转换发光具有不同的淬灭浓度,其中可见光区为0.3 mol%,红外光区为0.5 mol%。通过对不同稀土掺杂发光的机理分析表明Er3+、Er3+/Yb3+掺杂BST陶瓷时位于525 nm、549 nm处的上转换过程为双光子过程,Tm3+/Yb3+掺杂时位于480 nm处为三光子过程;Yb3+的引入可以大幅度提升对泵浦光能量的吸收能力,并通过能量传递的方式将自身能量传递给激活离子Er3+与Tm3+,从而大幅度的提高了上转换发光效率。通过改变BST陶瓷基体的温度与外加电场来研究上转换性能与BST陶瓷铁电性能的对应关系。我们发现由于温度升高致使BST陶瓷的晶格振动能升高,导致稀土离子亚稳态能级的荧光寿命降低,从而降低了上转换发光效率,使得BST陶瓷上转换发光强度随温度升高持续降低。并且Er3+/Yb3+和Tm3+/Yb3+掺杂BST陶瓷在居里温度点均明显出现发光强度随温度降低的突变点,也就是说可以利用上转换发光强度随温度变化的关系来表征铁电相变即居里温度的位置。在Er3+、Er3+/Yb3+掺杂中的525 nm、549 nm处以及Tm3+/Yb3+掺杂中的700nm、802 nm处发光对应的能级属于热耦合能级,其跃迁发光过程满足波尔兹曼定律,即I1/I2∝exp(k/T),由此计算出BST陶瓷的温度敏感系数,并探讨了稀土掺杂元素种类与浓度对温度敏感性的影响。而当改变外加电场时,BST陶瓷的上转换发光强度随外加电场增加而降低,且在外加电压值高于BST陶瓷的矫顽场时光强降低速率明显变快。