在超过相变临界厚度的立方相Mg0.29Zn0.71O薄膜上制备了Au插指电极MSM结构探测器件, 30 V偏压下的峰值响应度可达27.9 A/W(268 nm), 对应的外量子效率为12900%。分析认为原位生长在立方相MgZnO薄膜上的极薄的结构相变层引入了高密度的界面态, 在立方相薄膜表面电极接触中起到了降低势垒、减小耗尽层宽度、增强电极注入电子的能力的作用, 使得器件形成高的光导增益。

为了实现MgZnO合金带隙全跨度调制, 利用低压MOCVD设备, 在c面蓝宝石衬底上采用MgO籽晶层和组分渐变缓冲层控制立方相MgxZn1-xO薄膜的生长, 获得了Zn组分达到0.7的单一立方相MgxZn1-xO薄膜, 把MgZnO合金带隙调制范围从MgO一侧扩展到了4.45 eV, 覆盖了整个日盲紫外波段。对比实验分析表明, 这种高Zn组分立方相MgZnO薄膜的生长得益于缓冲层晶格模板的结构诱导作用和适宜的生长温度(350~400 ℃)。 Mg0.3Zn0.7O基MSM结构紫外探测器响应峰位于270 nm, 截止波长295 nm。

为了对双边布拉格反射波导半导体激光器的远场双瓣特性进行整形, 使之合并成为单瓣出光远场, 在布拉格反射波导的出光腔面上制作了表面等离子体双光栅结构。利用Au-SiO2光栅结构对表面等离子体的耦合效应和表面等离子体的透射增强现象将双瓣远场耦合成为单瓣出射, 然后通过Au-Si3N4光栅结构将透射的表面等离子体耦合成为光子进行准直出射, 最终得到单瓣准直的远场光斑。计算结果表明: 当Au-SiO2光栅厚度为50 nm, 填充因子为0.5, 光栅周期为350 nm; Au-Si3N4光栅厚度为70 nm, 填充因子为0.5,光栅周期为660 nm时可以得到远场发散角压缩到6.1°的整形光斑, 比没有双光栅结构的发散角缩小了3.6倍; 其远场透射光功率达到了模式光源的62%, 是没有双光栅结构单瓣出射功率的1.59倍; 同时腔面反射率也降低到12.4%, 是没有双光栅结构的0.53倍。结果显示,提出的双光栅结构优化了布拉格反射波导半导体激光器的出光远场特性。

由于在日盲紫外探测方面的应用前景, 具有合适带隙的MgZnO合金半导体薄膜受到越来越多的关注。获得具有择优取向的单一相MgZnO对提升MgZnO基日盲紫外探测器性能至关重要。本文利用低压金属有机化学气相沉积(LP-MOCVD)方法在m面蓝宝石衬底上制备了一系列不同组分的MgxZn1-xO薄膜。光学和结构特性测试结果表明: Zn摩尔分数达到55%的Mg0.45Zn0.55O薄膜依然是单一立方相, 其光学带隙可以达到4.7 eV。立方岩盐结构MgZnO与m面蓝宝石衬底的外延结构关系为(110)MgZnO‖(1010)sapphire、［001］MgZnO‖［1210］sapphire和［110］MgZnO‖［0001］sapphire。唯一确定的面内取向有利于薄膜晶体质量的提高。基于(110)取向立方相Mg0.45Zn0.55O薄膜制备金属-半导体-金属(MSM)结构器件, 获得了光响应峰在260 nm、光响应截止波长278 nm的日盲紫外探测器。

为了在硅衬底上制作全光逻辑元件，实现1.5μm波长的单向透射性，设计了一种基于硅衬底的复合金属光栅，利用光子在不同方向上入射到金属光栅表面时，耦合成表面等离子体的条件不同，通过FDTD数值仿真和优化，通过对光栅结构的优化和调节复合光栅的参数，实现了在1.5μm波段单向透射，正向入射光的透射率可达39%，对应的透射对比率可达9.4。这一研究成果可以应用于全光逻辑回路和全光二极管的设计。

提出一种利用表面等离子体耦合的金属光栅结构, 该光栅结构因入射光的方向和耦合表面等离子体的条件不同, 从不同方向入射时会有不同的透射率。周期为500 nm、填充因子为0.7的Au-SiO2光栅结构在565~589 nm波段具有单向透射性。当填充因子为0.662时, 最大透射对比率达3×104。当光栅厚度为60 nm时, 入射波长在570~630 nm之间的透射对比率均可达到5以上, 最高透射率为43%。当光栅周期为1 100 nm时, 1 530~1 590 nm波段的透射对比率均大于5, 可以满足中红外波段的应用。

通过氮气等离子体辅助脉冲激光沉积(PLD)技术制备了氮掺杂氧化锌(ZnO∶N)薄膜。经过低温快速热退火(RTA)处理后, ZnO∶N薄膜呈现p型导电特性。利用X射线光电子能谱(XPS)、光致发光(PL)和霍尔测量对ZnO∶N薄膜中N的化学状态及其光学和电学性质进行了系列的研究。结果表明: 所制得的p型ZnO∶N薄膜为高度补偿半导体; RTA工艺不仅可以激活薄膜中更多的N受主, 还可以弱化由薄膜中的施主缺陷造成的自补偿效应。在低温PL光谱中观察到了3种与氮受主相关的光发射, 并且通过自由电子-受主(FA)辐射复合光发射确定了薄膜中N受主的离化能(128 meV)。随着退火温度的升高, 施主-受主对发射峰呈现了略微的红移现象, 这可以通过势能波动模型加以理解。

通过水热的方法以退火0.5 h的ZnO薄膜作为籽晶，得到垂直的ZnO纳米线。在 X射线衍射谱中，除了Si的(400)衍射峰以外，只观察到了ZnO的(002)衍射峰。 室温光致发光谱中出现了强的紫外发射峰，同时也伴随着弱的缺陷相关的发射。这些数据表明垂直的ZnO纳米线序列有着较好的晶体质量。同时，通过光泵浦也观察到了ZnO纳米线中的激光发射。 当激发功率密度超过阈值且进一步增加时，出现了多模发射峰，其积分强度随着激发功率密度的增大呈非线性的增长，并且在96 kW·cm-2处能清晰地观察到从自发发射到激射的转变。

对6-(4-((4-(十八烷氧基-)苯基)二氮烯基)苯氧基)-1-己醇(E-1-ol)的光致变色、双折射和全息光存储特性进行了研究.以488 nm的氩离子(Ar+)激光为抽运光，632.8 nm 的氦氖(He-Ne)激光为探测光，研究了透射信号强度随时间的变化关系；在10 mW~160 mW的范围内，研究了透射信号强度的最大值随抽运光功率的变化；经计算，在各抽运光功率下，获得的光致双折射值(δn)达10－2量级，最大激光功率下，获得的δn为2.8×10－2.对透射信号强度随时间的变化曲线进行了理论拟合，得出曲线的上升和下降符合双指数增长和衰减，时间响应常量分别是：上升阶段：t1=4.8 s,t2=85.8 s；下降阶段：t1=1.9 s,t2=27.6 s.用等强度s偏振的两束Ar+激光为写入光， He-Ne光为读出光，研究了衍射信号强度随时间的变化及写入光功率改变时，衍射信号强度最大值与写入光功率的变化关系；对衍射信号强度随时间变化的动力学过程进行了理论拟合，得出光栅生长和衰减也有快和慢两个过程，光栅生长时间响应常量为：t1=3.9 s,t2=33.9 s，光栅衰减时间响应常量为 t1=1.8 s,t2=60.1 s.