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固态照明技术已经蓬勃发展了数十年,大量荧光材料被不断地研究开发出来,石榴石结构的硅酸盐材料作为最早被研究的光转换基质材料之一,自打面世以来便持续受到研究人员的关注,几十年来其家族不断壮大,至今已成为研究深入、应用广泛的荧光材料基质。硅酸盐石榴石材料本身的构成具有相当大的灵活性,诸多元素均可作为其构成元素,通过不同元素的加入其晶格参数会发生相应的变化,这会使得某些对晶格敏感的发光中心在这类基质中的表现变得更加灵活。掺杂不同的稀土元素离子或过渡金属离子时,材料会随之表现出不同的发光特性,在从可见到红外的各个波段都有较为良好的表现。随着蓝色激发光源的发展,可被蓝光激发的掺杂稀土离子/过渡金属离子的硅酸盐石榴石材料的研究具有了非常重要的现实意义,本文的研究就是在这种背景之下展开的。本论文以石榴石结构硅酸盐Ca3Sc2Si3O12为基质,选取稀土离子Ce3+离子和过渡金属离子Cr3+和Mn2+等离子为发光中心对其进行掺杂,辅以Lu-Mg改性等手段对基质进行相关的调整,获得了一系列的荧光粉和荧光陶瓷,研究了稀土离子和过渡金属离子对基质进行掺杂后的发光特性并探索了相关材料进行透明陶瓷化的可能性。具体研究内容及结果如下:⑴利用高温固相法制备了一系列Ca3-xLuxSc2-xMgxSi3O12:y Cr3+近红外荧光粉。通过对Ca3Sc2Si3O12进行Lu-Mg改性完成了一系列Ca3-xLuxSc2-xMgxSi3O12材料的制备,向该种材料中掺入Cr3+离子后获得了一种高效的近红外荧光粉,研究了其发光特性并对其可能的应用进行了结合相关数据的大胆推测。该种材料可以被450 nm蓝光有效激发,发射出峰值在750 nm～780 nm的深红-近红外光。通过分别固定Cr3+离子浓度和固定基质Lu-Mg改性程度,获得了发光效率最高的Ca1.08Lu1.92Mg1.92Si3O12:0.08Cr3+。使用该材料封装的pc-LED的深红-近红外部分获得了～70 m W@100 m A的发射功率和>30%@10 m A的电光转换效率,是目前已有报道中的最高值。同时,该种材料的温度特性表现也相当优秀,若以室温状态下的荧光强度为基准,当温度达到～600 K时,材料发射的荧光强度仍能维持在室温下的50%,这说明该种材料具备优良的温度特性,完全能够适应工作环境中可能存在的高温环境。⑵通过同时使用普通相机和红外相机观察了由Ca1.08Lu1.92Mg1.92Si3O12:0.08Cr3+荧光粉配合超越5730（450 nm）芯片封装的pc-LED对特定物体的照明情况,对收集到的图像进行了相关处理。通过对比不同的图像之间的异同和分析处理过后图像的特性探讨了其在机器视觉等领域的应用潜力。⑶利用高温固相法结合真空烧结法制备了Ca3Sc2Si3O12:Ce3+,Mn2+系列荧光陶瓷。Ca3Sc2Si3O12:Ce3+的发射波段在绿光部分,通过掺入Mn2+离子来对红光部分进行补充,从而在保持荧光陶瓷具有的优良发光特性情况下实现更高显色性的荧光发射。Ca3Sc2Si3O12:Ce3+,Mn2+系列荧光陶瓷可以被450 nm蓝光有效激发,激发源既可以是蓝光芯片,也可以是蓝色激光。激发过程中发现过多的Ce3+离子对于最终发射的荧光强度并无助益,反而可能抑制Mn2+的发射。固定Ce3+离子在较小掺杂量的情况下,随着Mn2+离子掺杂量的增加,样品的红光部分获得了相应的增强。通过荧光陶瓷与蓝光芯片/蓝色激光相结合获取了模拟器件工作条件下的发射光谱,获得了流明效率可达46 lm/W,显色指数Ra可达87的发射,同时通过调整蓝色激光的激发功率,实现了对色坐标的调控,发射出了色坐标为（0.3218,0.3354）和（0.3063,0.3253）的白光。表明该荧光陶瓷具备应用于白光LED/LD照明的的潜力。通过对烧结条件与样品不同峰位发射的关系以及对其温度特性的测量,分析了调整Ce3+、Mn2+离子发射峰型变化方法和由Ce3+、Mn2+离子发射峰型变化而产生的应用于测温的可能性。⑷在工作（3）的基础上,进一步地探究了Ca3Sc2Si3O12:Ce3+,Mn2+荧光陶瓷的透明化工艺。作为大功率激发的先决条件,荧光陶瓷的透明化是有应用中的实际意义的,Ca3Sc2Si3O12作为一种立方晶系的基质,存在制备成透明陶瓷的结构基础。通过在Ca3Sc2Si3O12:Ce3+,Mn2+荧光陶瓷中引入Y元素和在烧结过程中使用二次复烧工艺,Ca2.98Sc1.98Si3O12:0.005Ce3+,0.02Mn2+,0.015Y3+组分的荧光陶瓷的透过率有了明显的增强,再经过打磨、抛光等后处理工艺,制得了直线透过率～4%的Ca2.98Sc1.98Si3O12:0.005Ce3+,0.02Mn2+,0.015Y3+半透明荧光陶瓷片。其后使用450 nm蓝光芯片和455 nm激光对其进行激发,研究了其发光特性。在使用蓝光芯片进行激发时,该半透明荧光陶瓷片的流明效率可达112.85 lm/W@10 m A,但是蓝光波段明显缺失;当使用455 nm激光进行大功率激发时(Plaser=2.19 W)其流明效率也能维持在59.13 lm/W,且不发生材料的损坏。这证明Ca2.98Sc1.98Si3O12:0.005Ce3+,0.02Mn2+,0.015Y3+半透明荧光陶瓷不论是机械强度还是发光特性都具备用作大功率激光照明的条件。