硅砖使用石灰土加铁鳞的组合矿化剂是早期国内生产条件限制下的无奈选择，随着生产条件的提升，探寻新型矿化剂以实现硅砖性能的进一步突破是切实可行且十分必要的。本工作分别以氮化硅铁和碳酸钙替代传统石灰乳加铁鳞的复合矿化剂制备硅砖。制备的新型硅砖性能良好，添加2% (质量分数)氮化硅铁和碳酸钙的硅砖中鳞石英含量分别达到62%和65%。结果表明：以氮化硅铁作为矿化剂的硅砖内，海胆结构氮化硅铁中柱状Si3N4相互交织构成的Si3N4网络，通过自身的氧化反应对其中心位置的Fe和Fe3Si起到了保护作用，于高温下实现了FeO-Fe2O3-SiO2三元系中更高的FeO/Fe2O3摩尔比，并同时降低了液相的生成温度。借由氮化硅铁中Fe、Fe3Si、Si3N4的还原性，FeO-Fe2O3-SiO2三元液相形成后，其中的FeO/Fe2O3摩尔比呈现波动变化，进而通过改变饱和液相中鳞石英溶解度，促进液相中石英的溶解-析晶作用。以碳酸钙作为硅砖的矿化剂时，砖内液相的生成温度提升至1 436 ℃，在此之前砖内发生的反应主要为碳酸钙的分解以及β-石英至α-石英至亚稳态α-方石英的转变。液相生成温度的提升并没有降低成品砖内的鳞石英含量，并且较添加铁质矿化剂硅砖其成品砖内玻璃相含量更少。

以纳米晶掺杂复合体系为例，研究该类多组分光学材料的有效介电系数随复合体系结构和组分介电系数的变化，进而分析有效介质理论的适用条件。假定纳米晶被周期性掺杂到背景晶体中，且均为各向同性材料。借助转移矩阵理论研究发现，当纳米晶和背景晶体的介电系数相差较大时，有效介电系数会表现出波长依赖性。此外，发现复合体系在其光学能隙处没有有效介电系数，说明此时基于等效介质思想的有效介质理论均不适合描述复合体系的光学性质，这是因为在物理上均一的光学材料无法形成光学能隙。

为了获得低成本、高结晶度的红荧烯薄膜, 采用溶液加工的方法和聚合物界面修饰层研究了红荧烯薄膜的性质。首先, 通过旋涂方法在Si/SiO2衬底上先沉积一层聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为界面修饰层, 利用偏光显微镜(POM)、原子力显微镜(AFM)研究了PVP层表面形貌及粗糙度。接着在PVP上滴涂红荧烯溶液后固化烘干, 制备红荧烯晶体薄膜, 研究了不同PVP浓度和不同成膜温度下界面修饰层对红荧烯表面形貌的影响。然后, 利用X射线衍射(XRD)表征对比研究了薄膜的微观结构。最后, 分析了红荧烯晶体薄膜的生长机制。实验结果表明: 80~140 ℃及低浓度的PVP条件下能得到结晶度高、连续的红荧烯球晶, 并且温度升高时, 球晶尺寸变大。PVP作为界面修饰层有利于改善红荧烯的成膜性, 制备高结晶度的晶体薄膜。

利用原子力显微镜研究了二氧化硅衬底上红荧烯薄膜的生长及稳定性。在较低沉积速率下, 较低衬底温度时, 红荧烯分子有充足的扩散时间, 利于薄膜的横向生长, 形成连续性、均匀性较好的薄膜。快速蒸镀及较高衬底温度使红荧烯薄膜转变为纵向生长模式, 形成团粒状岛。横向生长的红荧烯薄膜在退火和空气中表现为亚稳特性, 随着退火温度的升高和空气中放置时间的延长, 红荧烯分子会自发地进行质量传输, 发生纵向转移, 转变为团粒状岛。获得了二氧化硅界面上红荧烯薄膜的生长及亚稳定机制模型。研究结果证明红荧烯分子与二氧化硅界面之间的作用力小于红荧烯分子间的作用力。

将发射光谱信号引入到辉光放电等离子体天线开启时间测量当中，根据等离子体光信号与激励电压信号的时间差测出辉光等离子体天线的开启时间。结果发现该方法可有效测量直流和频率较高的交流辉光等离子体天线开启时间。直流和kHz级交流等离子体天线开启时间约为在1 ms，MHz级交流等离子体天线开启时间在0.5 ms左右。而对于50 Hz低频交流等离子体天线，由于放电状态不稳定，测量误差较大。天线的开启时间与激励电源的功率和电源的响应时间有很大关系。在一定范围内，随放电功率增加，天线的开启时间缩短。同时放电功率的增加也增大了天线开启时间测量结果的可重复性，误差减小，为1%~2%。

基于Landau-de Gennes理论, 利用松弛迭代法, 研究了电场对垂直排列(VA)液晶薄盒和反扭曲向列相(ITN)液晶薄盒的影响。两系统在相同条件下的倾角变化相同, 且系统双轴性与本征值的变化只取决于倾角的变化。研究表明, 当盒厚大于一定临界值时, 液晶系统一直处于正序参数态, 此时ITN 薄盒的扭曲角由线性排列逐渐变化到呈45°角排列; 当小于此临界盒厚时, 在一定电压下会出现负序参数单轴态, 此时ITN薄盒的扭曲角会偏离线性变化出现回滞。

为研究掺杂石墨烯量子点(GQDs)对聚合物电池的影响, 采用溶剂热法制备了GQDs, 掺杂到聚3-己基噻吩和富勒烯衍生物(P3HT∶PCBM)中作光敏层制备了聚合物太阳能电池。掺杂不同浓度的GQDs后, 聚合物电池的开路电压和填充因子都比未掺杂器件高。GQDs掺杂质量分数为0.15%时, 形成的掺杂薄膜平整、均匀, 填充因子提高了17.42%。GQDs经还原后, 随还原时间的延长, 填充因子FF增大。到45 min时, 电池的FF基本稳定, 从31.57%提高至40.80%, 提高了29.24%。退火后, 获得了最佳的掺杂GQDs的聚合物太阳能电池, 开路电压Voc为0.54 V, 填充因子FF为55.56%, 光电转换效率为0.75%。

超薄显示技术已成为市场的一种主流趋势。本文利用刻蚀后清洗的间歇式工艺研究了显示屏半成品的化学减薄。在光刻胶和边框胶保护下, 调整氢氟酸浓度, 加入一定量的硝酸、浓硫酸和盐酸, 并添加超声辅助条件, 刻蚀速率明显提高。通过交替的清洗工艺有效地降低了表面粗糙度, 并减少了表面白色附着物的沉淀。显示屏厚度从0.8 mm减薄到0.3 mm, 基板表面粗糙度为11.32 nm, 厚度均匀性为4.76 %。设计的间歇式减薄工艺可以应用到现有的显示屏生产工艺中, 为制作超薄液晶显示屏和超薄有机发光显示屏提供了一条可行的方案。

为了大型可展开天线可靠、精准地在轨展开，研究了一种天基光学监视系统。通过该系统不但可以实时监测天线展开情况，还可以进行天线展开的动力学分析，为大型可展开柔性机构设计、异常发现与分析等提供必要信息。在分析系统任务特点的基础上，介绍了监视系统方案，包括相机方案、视频传输方案、图像处理及射频调制方案，并对运动目标图像检测识别技术以及展开动力学分析技术等系统关键技术进行研究，进行了运动目标图像识别试验和天线展开动力学分析试验。试验结果证明系统对天线靶标的运动识别以及靶标动力学分析有很好的效果，证明了该系统可以有效地完成大型可展开天线的监测任务。

光纤通信在大数据时代得到广泛的应用，其速度快、带宽大、可靠性高的特点满足了对长距离、大容量信息传输的要求。前置放大器作为光接收器的前端，其性能高低直接影响到整个光接收系统的工作性能。基于SMIC 0.13 μm CMOS工艺，设计完成了一款5 Gbps光接收前置放大器。首先，整体差分式结构可以消除共模噪声的干扰，降低放大器的等效输入噪声。其次，采用共源共栅的输入结构具有低输入阻抗的特点，能有效抑制光电管大电容带来的不利影响。最后，输出级采用电流模逻辑结构，解决了输出增益与带宽之间的矛盾。仿真结果表明，放大器增益达到62 dBΩ，带宽4.7 GHz；等效输入噪声30.1 pA/sqrt(Hz)，眼图迹线清晰，张开度较大，能够满足5 Gbps平衡光探测器通信要求。