半导体发光器件在各个领域都有广泛的应用。随着GaN等宽带隙半导体蓝光发光器件的研制成功，宽带隙半导体发光材料越来越受到重视。氧化钛（TiO₂）是一种宽带隙半导体材料，在发光材料、太阳能电池、光催化、自旋电子学等领域有广泛的应用前景。本文以TiO₂为基质，采用电纺丝法制备了TiO₂及Eu³⁺离子掺杂的TiO₂纳米纤维，用溶胶-凝胶法制备了Eu³⁺离子掺杂的TiO₂-SiO₂复合粉末及薄膜和Er³⁺离子掺杂的TiO₂-SiO₂复合薄膜。利用场发射扫描电镜（FE-SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、Raman、傅里叶红外（FT-IR）、紫外可见分光光度计（UV-Vis）等现代分析技术，对发光材料的结构进行了表征，用光致发光激发谱（PLE）和光致发光发射谱（PL）研究了材料的发光性质与影响因素及发光机理。主要工作有以下几个方面：1．用电纺丝法制备了TiO₂的纳米纤维并研究了退火温度对材料的形貌、结构和发光性能的影响。随着退火温度的升高，得到的纳米纤维的表面由光滑变得粗糙，纤维的直径由70nm左右减小到40nm左右，TiO₂纳米纤维逐渐由锐钛矿相转变成金红石相。观察到400℃下退火样品的550nm处自俘获激子的辐射复合发光，峰的强度随着退火温度的升高而减小，同时发现在600℃和800℃下退火的纳米纤维在近红外820nm处的发光峰是由于Ti³⁺离子的缺陷态引起的，峰的强度随着退火温度的升高而增强，说明不同相结构的TiO₂辐射复合中心不同。2．用电纺丝法了Eu³⁺离子掺杂的TiO₂纳米纤维并研究了纳米纤维的发光性质。样品能产生很强的红色发光。Eu³⁺离子的发光强度随着其掺杂浓度的升高是先增大后减弱，Eu³⁺离子浓度达到3mol％时发光强度最强，而高于3mol％时发光的强度减弱，这叫做浓度猝灭效应。又研究了退火温度对纳米纤维发光的影响，600℃为最佳退火温度。而对于TiO₂纳米纤维自身结构相关的近红外820nm处的发光，掺Eu³⁺离子的样品比纯的样品发光强度有明显的增强，这是在荧光的激发和发射过程中出现了能量转移，退火温度低的时候，是TiO₂基底的能量传递给Eu³⁺离子，增强稀土的发光。随着退火温度的升高，Eu³⁺离子的跃迁能量背传递给TiO₂基质，导致820nm的发光峰的强度增强。3．用溶胶-凝胶法制备了Eu³⁺离子掺杂的TiO₂-SiO₂复合纳米粉末并研究了退火温度和复合粉末中的TiO₂浓度对样品光致发光的影响。报道了复合粉末样品在室温下的激发谱和发射谱。对于不同温度退火的样品，在温度低于900℃的时候，发光强度随着退火温度的升高而增强，当退火温度超过900℃时，发光强度逐渐减弱，当退火温度超过900℃的时候，引起了Eu³⁺离子的移动，使Eu³⁺离子之间的距离缩短，导致更快的离子间能量传递，增加了非辐射复合的能量损耗，最终表现出发光强度的减弱；对于不同TiO₂浓度的样品，随着TiO₂浓度的增加，Eu³⁺离子的发光显著增强。当TiO₂浓度达到80％时，Eu³⁺离子的发光最强，当摩尔浓度大于80％时，Eu³⁺离子的浓度减弱，这是由于Eu³⁺离子溶解度是有限的，所以当TiO₂的浓度达到80％，Eu³⁺离子的溶解度达到了饱和，而当TiO₂的浓度继续增加时，Eu³⁺离子的溶解度将减小，导致Eu³⁺离子的聚集形成了团簇，表现出发光强度的降低。4．用溶胶-凝胶法制备了Eu³⁺离子掺杂的TiO₂-SiO₂复合薄膜并研究了退火温度对复合薄膜的光致发光的影响。在退火温度为700℃的时候，Eu³⁺离子引起的发光强度是最强的，而随着退火温度的升高由TiO₂本身的Ti³⁺离子缺陷能级引起的在近红外820nm处的发光峰的强度变得越来越强，一方面是因为随着退火温度的升高Ti³⁺离子增多，即缺陷能级数量增多，另一方面是Eu³⁺离子的能量背传递给Ti³⁺离子缺陷能级，这两个原因导致820nm处的发光峰强度随退火温度而增强。5．用溶胶-凝胶法制备了Er³⁺离子掺杂的TiO₂-SiO₂复合薄膜并研究了退火温度和Ti／Si比例变化对复合薄膜的光致发光的影响。在523nm、545nm的绿光发射对应于Er³⁺离子4f层内的²H_11／2-⁴I_15／2和⁴S_3／2～⁴I_15／2的跃迁，在660nm的红光发射对应于Er³⁺离子⁴F_9／2-⁴I_15／2的跃迁。随着Ti／Si比例的增加，Er³⁺离子的发光强度逐渐增强，且Er³⁺离子的发光峰出现了劈裂，这可能是由于Er³⁺离子周围局域环境的变化引起的。随着退火温度的升高，Er³⁺离子的发光强度增强，峰的劈裂也越来越明显，并没有发现浓度和温度猝灭效应，可能是因为Er³⁺离子不同的基质材料中的溶解度不同造成的。