近年来,稀土发光材料因其吸收特性强、物理化学性质稳定、发光转换效率高等优点,已成为发光材料研究的重点和前沿,并在国民经济和国防建设中占有举足轻重的地位。本文重点研究稀土发光材料中的上转换发光材料,即吸收长波后辐射出短波的材料,旨在通过第一性原理计算与实验制备相结合的方法,阐明不同掺杂体系与不同掺杂浓度对材料结构与性能之间的影响规律。利用Materials Studio软件分别对未掺杂、Er³⁺掺杂和Er³⁺/Nd³⁺共掺杂β-NaYF₄三种掺杂体系的结构性质、电子性质和光学性质进行计算。相较于未掺杂体系而言,Er³⁺和Er³⁺/Nd³⁺的引入均没有破坏晶体的六方相结构,只是体积略微膨胀,禁带宽度大幅降低,有利于电子的跃迁。同时,Er³⁺和Er³⁺/Nd³⁺掺杂后,体系在红外波段的吸收率均有一定的增大,且Er³⁺/Nd³⁺掺杂体系在红外波段的吸收率要高于Er³⁺掺杂体系,更有利于上转换发光的实现。采用水热法制备了不同掺杂浓度的NaYF₄:Er³⁺/Nd³⁺上转换荧光粉,均为六方相结构,且晶粒形貌完整、尺寸均匀。在808 nm和980 nm激光激发下,各样品的发射谱均有3个不同位置的发光峰,且三个发光均为双光子过程。在808nm激光激发下,通过调控泵浦功率可以改变样品的发光颜色,且随着泵浦功率的增加,样品绿色色纯度相应地提升;在980 nm激光激发下,调控泵浦功率基本不能改变样品的绿红比,样品绿色色纯度没有明显变化。综合比较6组不同掺杂浓度的样品可知,NaYF₄:2%Er³⁺,0.2%Nd³⁺样品在两种激发条件下的绿色色纯度最高,在固态照明和显示领域具有重要意义。