过渡金属离子Mn⁴⁺激活的铝酸盐和氟化物发光材料具有良好的发光效率和稳定性,已经在LED领域获得广泛应用。然而对影响其发光效率的杂质能级因素并不是特别清楚,这也在一定程度上限制了高效Mn⁴⁺系发光材料的开发和应用。为了深入理解和认识3d过渡金属的发光行为,本文从最简单的、具有3d⁰构型的Ti⁴⁺离子出发,探索3d电子在宽禁带化合物中的发光行为和相应电子结构,进而为认识包括Mn⁴⁺（3d³电子构型）在内其他离子的发光行为提供一定理论依据。为此,本文分别采用简单的二元化合物Al₂O₃和ZrO₂为基质,对其光学性能展开了研究。具体内容如下:（1）首先,通过高温固相法合成了Al₂O₃:Mn⁴⁺红色荧光粉。Al₂O₃:Mn⁴⁺荧光粉的激发峰位于317nm和480nm处,分别对应于O^2-→Mn⁴⁺的电荷迁移带与Mn⁴⁺的⁴A₂→⁴T₁价态跃迁叠加,以及Mn⁴⁺的⁴A₂→⁴T₂跃迁。主要的发射峰位于675nm,对应于Mn⁴⁺的²E→⁴A₂（3d→3d）跃迁。为了提高材料的发光性能,在Al₂O₃中尝试不同的共掺杂离子。结果表明,Mg-Mn共掺的样品的发光强度为单掺Mn样品的3.3倍。在此基础上,通过XPS分析了样品中Mn离子的价态,对可能的电荷补偿机理进行了讨论。（2）其次,采用高温固相法合成了ZrO₂:Ti⁴⁺荧光粉,对其发光性能进行了研究。结果表明,在278nm波长的紫外光激发下,存在一宽带发射,发射主峰位于469nm;样品具有强烈的长余辉现象。此外,利用热释光剂量仪研究了样品中电子陷阱的性质,证明ZrO₂:Ti⁴⁺材料中存在三类电子陷阱。基于分析的结果得到了ZrO₂:Ti⁴⁺的能级图。（3）最后,为了理解分析ZrO₂的电子结构和掺杂效应,结合化学势模型（Chemical Shift Mode）得到了不同价态镧系稀土离子的基态能级值和ZrO₂价带顶/导带底对应的真空电子束缚能级,为分析预测过渡金属离子在ZrO₂等基质的发光性能提供了一定的参考。