稀土(RE3+)离子掺杂的新型光功能材料由于具有丰富的能级结构,长的发光寿命,高稳定性的主体材料以及选择掺杂剂和主体材料的灵活性等优点,通过上转换与下转换的方式,从激光材料,太阳能电池,三维显示技术到电致发光器件等都具有潜在应用价值,已然成为当今研究的热门趋势。本文通过坩埚下降法分别将Tm3+/Yb3+,Er3+/Yb3+和Tm3+/Nd3+/Yb3+等离子对掺杂Na5Lu9F32单晶来制取高效稳定的新型光功能材料。通过测试XRD衍射图谱确定其晶体结构,从吸收光谱、透过光谱、发射光谱、荧光衰减寿命以及泵浦功率等多方面验证其的光学特性、发光机理,并通过积分球对样品的外量子效率进行测量和计算。本文绪论部分介绍了课题背景、稀土掺杂材料上转换与下转换的发光机理和研究现状。介绍了 Na5Lu9F32单晶的晶体结构和其独特的性能,并详细描述了晶体制备方法。第二章研究通过改进的Bridgman方法生长Er3+/Yb3+共掺Na5Lu9F32单晶。通过XRD衍射图谱、吸收光谱、透射光谱和发射光谱分析了 Er3+/Yb3+共掺的Na5Lu9F32单晶的晶体结构以及发光机理。测试了通过与钙钛矿太阳能电池组合制备材料的光伏参数。与无晶体层样品相比,其太阳光转换为电能的效率提高15.5%。第三章主要介绍Tm3+/Yb3+共掺NasLu9F32单晶作为上转换层并入太阳能电池中以扩大吸收范围的。通过XRD衍射图谱、吸收光谱,上转换发射光谱、变温光谱以及寿命衰减曲线分析了其发光机理。通过上转换发光强度与泵浦功率之间的依赖关系表明,晶体在980 nm近红外激光照射下,488,704 nm是三光子上转换发光以及805 nm是双光子发光过程。并通过积分球测得Tm3+/Yb3+共掺Na5Lu9F32具有较高的上转换量子效率。第四章主要介绍改进的Bridgman法生长了具有优异光学性质的Tm3+/Yb3+/Nd3+三掺Na5Lu9F32单晶,并通过XRD衍射图谱、吸收、透过发射光谱以及对荧光寿命曲线对其上转换和下转换发光性能进行研究。探究了 Yb3+和Nd3+离子的浓度对DC和UC发射积分强度的影响。研究表明所制备的材料由于其独特的光学性质在固态激光器,显示器和照明技术以及作为太阳能光谱转换器等领域具有广泛的应用。论文第五章为总结与展望,概括了全文的主要科研内容,并对未来作一步研究做出展望和期待。