上转换发光材料因其具有发射光谱带窄、无背景发光以及无光漂白等特殊性质,在显示与防伪技术、光存贮、可见激光器和光纤通讯等重要领域呈现巨大的应用潜力,并得到广泛关注。在上转换发光材料的研究中,基质材料的选择对制备转换效率高、应用范围广的上转换发光材料至关重要。由于碱土硅酸盐具有稳定的物理和化学性质,并且抗紫外轰击能力强、激发范围宽,这些优点使其成为上转换发光基质材料的良好选择。本文通过高温固相法在1400℃ 合成 Ca₃Y₂Si₃O₁₂:Er³⁺,Ca₃Y₂Si₃O₁₂:Er³⁺、Yb³⁺,Ca₃Y₂Si₃O₁₂:Tm³⁺、Yb³⁺上转换发光材料。在980nm和1550nm泵浦激发下讨论样品的上转换发光特性与发光机理。主要研究内容包括:1.采用高温固相法在1400 ℃制备Ca₃Y₂Si₃O₁₂:Er³⁺上转换发光粉。通过1550 nm泵浦激发,样品呈现典型的峰位位于550nm（绿光）和670nm（红光）的Er³⁺离子特征发射,其分别归因于Er³⁺离子²H_11/2/⁴S_3/2→⁴_115/2、⁴F_9/2→⁴_115/2跃迁过程。样品UCL强度与泵浦功率对数曲线关系表明,发光粉绿光与红光连续吸收三光子能量实现上转换发射。在低掺杂条件下发光粉的上转换发射主要通过基态和激发态跃迁过程实现。Ca₃Y₂Si₃O₁₂:Er³⁺（1%）样品IR/IG约为12:1,具有高色纯度的较强红色发射。随Er³⁺离子浓度逐渐增大,样品绿光发射相对强度逐渐增强,而红光发射强度则逐渐削弱。这与Er³⁺离子之间的能量转移过程有关,即Er³⁺离子对中⁴I_13/2+⁴I_13/2→⁴I_15/2+⁴I_9/2 和 ⁴I_13/2+⁴I_9/2→⁴I_15/2+²H_11/2 能量传递过程逐渐成为主要的传递机制。因此调节Er³⁺离子掺杂浓度,可在相同基质条件下获得颜色可调的高色纯度上转换发光。2.采用高温固相法制备Ca₃Y₂Si₃O₁₂:Er³⁺、Yb³⁺上转换发光材料。在980nm泵浦激发下,样品绿光、红光上转换发射峰位同样位于550nm和670nm附近,均为双光子吸收过程。并且随敏化剂Yb³⁺离子掺杂浓度的增加,绿光和红光发射强度以及亮度均呈现先增强后减弱的变化趋势,Yb³⁺最佳掺杂浓度为30%。当样品的Yb³⁺掺杂浓度在20%至35%范围时,IG/IR数值为1.4,CIE中的色坐标位置几乎重合,发光颜色稳定性良好。与单掺Er³⁺样品相比在敏化剂Yb³⁺离子共掺杂下,Ca₃Y₂Si₃O₁₂的上转换发光性质发生显著改变。3.采用高温固相法制备Ca₃Y₂Si₃O₁₂:Tm³⁺,Yb³⁺上转换蓝色发光材料。在980 nm红外激光器激发下,Tm³⁺离子¹G₄→³H₆与³H₄→³H₆能级跃迁使样品发射较强蓝光（475 nm）和近红外光（810 nm）;¹G₄→³F₄能级跃迁使样品发射较弱的红光（650 nm）。样品各发射峰强度与激发功率关系表明,蓝光和红光上转换发射为三光子吸收过程、近红外光上转换发射为双光子吸收过程。发光粉上转换发射强度和发光亮度均随Yb³⁺离子浓度增加,均呈现先增强后减弱的变化趋势。当激发功率密度为 1.2W/cm²时,Ca₃Y₂Si₃O₁₂:0.5%Tm³⁺,15%Yb³⁺样品（最佳掺杂浓度比）的 IB/IR为12:1,在CIE色坐标中位于（X=0.1292,Y=0.1523）位置。在激发功率密度为3.9 W/cm²激发下样品的发光亮度可达6.8 cd/m²,表现出良好蓝光上转换发射特性。