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本论文对LuBO3：Ce的相变、掺杂改性和闪烁性能进行了研究。具体来说，主要分以下四个研究部分：
研究发现一直被认为具有高闪烁性能的高温球霰石相只存在于低温区，并且国际上首次报道了LuBO3高温相的存在。揭示了低温球霰石相结构不稳定的内在原因。排除了熔体法生长低温球霰石相或高温相晶体的可能性。确立了方解石相稳定替代离子的筛选原则，并最终筛选得到相稳定替代离子。
通过提拉法成功得到Lu1-xScxBO3：Ce3+(x=0.2，0.3，0.5，0.7)单晶。研究了该体系晶体中的包裹体形式和铈离子分凝现象，并发现Lu0.8Sc0.28O3：lat%Ce3+晶体，具有高密度(6.1 g/cm3)，快衰减(29.4 ns)，高闪烁效率(～80% LYSO)以及不潮解的物理特性，是一类有前途的闪烁材料。通过对Lu1-xScxBO3：Ce3+晶体结构的解析和分析，揭示了单晶成分偏离熔体成分现象的内在原因。构建了Lu1-xScxBO3：Ce中Ce3+的5d能级能量和晶体场之间的关系。研究了钪含量对Lu1-xScxBO3：Ce3+电子结构的影响，并揭示了随钪含量增加该体系晶体闪烁效率降低的内在原因。评价了利用光电子能谱测试手段估算Ce3+的4f基态相对于价带顶的能级位置的有效性。首次判别了铈掺杂硼酸镥钪晶体中深能级缺陷的成因和类型。
通过提拉法制备得到不同铈掺杂浓度的Lu0.8Sc0.28O3：Ce单晶，发现最佳的闪烁效率是在铈离子初始掺杂浓度为2at%下获得。通过提拉法制备得到Pr3+-Ce3+共掺Lu0.8Sc0.2BO3单晶，系统分析了该系列晶体中Pr3+→Ce3+能量传递的效率、路径、Pr3+掺杂浓度效应。开展了铈离子价态调节工程研究，发现Lu0.8Sc0.2BO3：Ce多晶料和晶体中铈的价态都受铈离子掺杂氧化态形式和原料固相合成气氛的影响。揭示了样品中闪烁效率差异是由于不同的Ce3+/Ce4+比例造成的。通过提拉法制备得到Ga3+-Ce3+和Zr4+-Ce3+共掺Lu0.8Sc0.2BO3单晶，分别分析了Ga3+和Zr4-掺杂后闪烁效率降低的根本原因。
通过提拉法制备得到Lu0.8Sc0.2BO3：Pr单晶，研究发现该晶体具有高密度(6.1g/cm3)，快衰减(11.9 ns)，高闪烁效率(～170% BGO)以及不潮解的物理特性，是一种有前途的闪烁体材料。开展了Pr3+发光中心在Lu0.8Sc0.2BO3基质中的衰减动力学研究，发现Pr3+的5d1激发态存在热电离和延迟复合发光过程，并计算得到相应的热电离特征参数。研究发现Lu0.8Sc0.2BO3：Pr闪烁效率的提高或者降低和空气退火温度的选择有直接关联。通过固相法合成了方解石相Lu0.8Sc0.2BO3：Ln3+(Ln=Eu，Tb)多晶粉体，其中Lu0.8Sc0.2BO3:0.3at%Tb3+材料具有高密度、不潮解、高闪烁效率和较快的衰减时间，有望应用于X射线医学成像系统。开展了镧系离子掺杂Lu0.8Sc0.2BO3的发光机理研究，揭示了Lu0.8Sc0.2BO3基质中的自陷激子的来源和Ln3+掺杂Lu0.8Sc0.2BO3中的能量传递机制，并构建了二价和三价镧系离子在Lu0.8Sc0.2BO3基质中的能级图。