稀土掺杂上转换发光材料的主要特征为在近红外光激发下能够辐射出可见光。与有机染料或量子点相比,稀土掺杂的上转换发光材料具有明显的优势,例如,光谱频移大、荧光寿命长、辐射带宽较窄、成本相对低廉等,因而被广泛应用在固体激光器、生物标记、太阳能电池、防伪安全、温度传感等领域。虽然具有以上优势,传统上转换材料仍存在发光强度较低和缺乏动态颜色调节这两大主要缺陷。能够显著提高发光效率和实现多颜色辐射的常规方案是构建核-壳结构,钝化纳米晶表面缺陷提高发光效率,并将不同激活剂空间分离在不同区域内,通过调节激光功率实现多颜色发光。但是目前实现多颜色发光的核-壳结构多是采用单激光激发,需要较高的激发功率,因此不适用于生物领域。此外,当前体系通常基于蓝光和绿光实现颜色调节,鲜有使用红光作为基色光进行多颜色调节的报道。为了解决上述问题,本文进行了以下工作:首先制备了一种高效单带红光辐射的核-壳NaErF4@NaYF4纳米晶。其在980 nm和1530 nm激光激发下,相同质量纳米晶的发光强度在晶核与惰性壳比例为1:2时达到最大值,而红绿比均随着惰性壳厚度的增加而增强。测试结果表明样品在1530 nm激光激发下具有更高的发光效率,此外,基于发光强度的功率关系分析了两种泵浦方式下纳米晶的上转换发光机理。其次使用核-壳NaErF4@NaYF4纳米晶作为种子通过外延生长制备了具备高纯度双色发光的核-多壳纳米晶。通过构造核-壳结构将主导不同颜色辐射的功能层整合在单个纳米晶上,实现单颗粒纳米晶上的红/绿光辐射,其具体结构为:NaErF4@NaYF4@NaYF4:18Yb/2Er@NaYF4。此外,还构建了具备红/蓝光辐射的单颗粒纳米晶(NaErF4@NaYF4@NaYF4:20Yb/0.5Tm@NaYF4)。系统研究了纳米晶的发光特性,实现了其在980 nm和1530 nm的双激光激发下特征颜色光的独立发射。最后通过调节两路激光的功率实时精细调节颜色输出,并使用制备的纳米晶进行了防伪演示。最后制备了一种能够在单颗粒水平上实现全色域发光的结构紧凑的纳米晶。其具体结构如下:NaYF4:18Yb/0.5Tm@NaLuF4@NaYF4:40Er@NaLuF4@NaYF4:1Nd/1Yb/0.5Er。与前面两种多颜色发光纳米晶相比,这种材料发光颜色可调性更强。在三种激光激发下分别辐射出红绿蓝三种基色光,因而通过调节三种激光的激发功率能够实现全色域发光。本文所设计的复色单颗粒纳米晶在生物检测及成像、超高分辨显示器件、信息存储、防伪等应用领域具有广阔的前景。