采用Sol-gel法制备了Er³⁺及Er³⁺,yb³⁺掺杂TiO₂纳米晶粉末,系统研究了烧结温度、Er³⁺浓度对TiO₂相结构、晶粒大小和上转换发光特性的影响,讨论了yb³⁺对上转换发光的增强作用。 未掺杂TiO₂,500℃烧结时为锐钛矿相结构,700和900℃烧结时均为金红石相结构:1.0mol%Er³⁺:TiO₂,500和700℃烧结时均为锐钛矿相结构,900℃烧结时主要为含有少量Er₂Ti₂O₇晶相的金红石相结构;3.0 mol%Er³⁺:TiO₂和1.0mol%Er³⁺（0.1-5.0）mol%yb³⁺共掺TiQ₂,700℃烧结时均为锐钛矿相结构。稀土离子掺杂抑制了TiO₂锐钛矿向金红石相的转变。随着稀土离子掺杂浓度增大,结晶度降低,晶粒粒径减小;随着烧结温度升高,晶粒粒径增大。 Er³⁺:TiO₂纳米晶在980nm半导体激光泵浦下获得分别位于552-567、678nm的绿色和红色上转换发光。相同Er³⁺浓度和相结构,平均粒径较大的Er³⁺:TiQ₂,其上转换发光总强度(I_red+I_green)更强;不同相结构的Er³⁺:TiO₂,锐钛矿结构的上转换发光总强度大大强于金红石结构。700℃烧结Er³⁺:TiO₂:Ti02纳米晶粉末在0.1-3.0mol%浓度范围内绿光强于红光。Er³⁺掺杂浓度为0.5mol%时,Er³⁺:TiO₂的上转换绿光和红光强度最强,大于0.5mol%,绿光和红光强度逐渐减弱。 yb³⁺共掺1.0 mol%Er³⁺:TiO₂内米晶粉末中,由于yb³⁺对980nm激发光大的吸收截面和yb³⁺对Er³⁺有效的能量传递作用,上转换发光强度较单掺1.0mol%Er³⁺:TiO₂明显增强。随着yb³⁺浓度增加,绿光缓慢增强,而红光增强显著。yb³⁺浓度低于1.0mol%,绿光强于红光,在yb³⁺浓度增大到1.0mol%后,红光强于绿光。上转换发光强度与泵浦功率的关系表明,Er³⁺:TiO₂和Er³⁺,yb³⁺共掺TiO₂纳米晶粉末上转换绿光和红光发射均为双光子过程。Er³⁺:TiO₂中,红光/绿光的相对强度随泵浦功率增大逐渐增强;Er³⁺,yb³⁺共掺TiO₂中,红光/绿光的相对强度随泵浦功率增加却逐渐减弱。