本学位论文以α-Si₃N₄为研究对象,采用直接氮化法制备了在固态照明领域具有潜在应用价值的微量Al、Eu共掺杂α-Si₃N₄基荧光粉,并探究了微量Al掺杂α-Si₃N₄材料的晶体结构、光学性能以及微量Al、Eu共掺杂α-Si₃N₄基荧光粉的晶体结构、发光性能和发光机制。本学位论文取得的研究成果如下所述:微量Al掺杂能够显著地调控α-Si₃N₄的能带结构。间隙式铝在α-Si₃N₄的禁带中所引入的中间能级使α-Si₃N₄的带隙从5.3 e V减小为2.65 e V左右,成功地使微量Al掺杂α-Si₃N₄材料的带隙与蓝光芯片相吻合。另外,调节微量Al的含量可以实现对α-Si₃N₄:Al带隙的精准调控。当Al的掺杂量从Si:Al=1000:1逐渐增加至Si:Al=50:1时,α-Si₃N₄:Al的带隙从2.58 e V逐渐增大至2.67、2.74、2.85 e V。实验数据和理论计算表明,替位式铝的增加是α-Si₃N₄:Al带隙发生微小增大的原因。微量Al掺杂导致α-Si₃N₄微米带发生不同的择优取向。当Al的掺杂量较低时,存在于（012）晶面内的替位式铝和间隙式铝提高了（012）晶面的面密度,从而使（012）晶面成为SA200:1的堆积生长晶面。当Al的掺杂量较高时,存在于（011）晶面内的替位式铝和间隙式铝提高了（011）晶面的面密度,从而使（011）晶面成为SA50:1的堆积生长晶面。在获得带隙窄化的微量Al掺杂α-Si₃N₄材料的前提下,引入稀土元素Eu可以获得微量Al、Eu共掺杂α-Si₃N₄基荧光粉。在450 nm的蓝光激发下,微量Al、Eu共掺杂α-Si₃N₄基荧光粉呈现出峰位位于570 nm的橙红光宽带发射峰。随着Eu含量的增加,微量Al、Eu共掺杂α-Si₃N₄基荧光粉并没有发生浓度猝灭现象。晶体结构分析表明,Eu原子在α-Si₃N₄晶格中所处的7配位环境是α-Si₃N₄:Al:Eu没有发生浓度猝灭现象的根本原因。对照试验揭示了微量Al、Eu共掺杂α-Si₃N₄基荧光粉的发光机制,即基质材料微量Al掺杂α-Si₃N₄将所吸收的部分蓝光能量以非辐射弛豫的方式传递给了处于晶体场劈裂影响下的Eu²⁺离子,使其发生5d→4f的电子跃迁,最终实现橙红光发射。通过调节荧光粉的含量,由微量Al、Eu共掺杂α-Si₃N₄基荧光粉和450 nm的蓝光芯片封装而成的白光LED可实现色温在3000 K～6000 K范围变化的暖白光发射。