为研究强光激励下纳米氧化锌发光机制,以气相传输法制备的冠状样品为对象,室温下以1 100 nm与1 150 nm脉冲激光以及350 nm氙灯对其进行激励,观测光致发光谱.根据光强关系和强场与物质作用的三阶微扰理论,认为 1 100,1 150 nm激光激励下的样品的紫外与可见光波段的辐射机理分别归因于样品中三光子吸收和二次谐波效应.同时,基于激子非弹性碰撞复合机制,对紫外辐射的红移现象进行了分析.

为提高系统的测量范围、灵敏度与线性度, 利用拉锥光纤替代均匀光纤, 进行表面等离子共振光纤传感器性能优化研究.通过大功率激光熔融拉锥工艺, 结合圆环靶磁控溅射制备了锥形光纤等离子共振探头;利用光纤光谱仪, 在1.33-1.43RIU折射率变化范围内, 以探头的表面等离子共振吸收谱对称性、吸收谱半高全宽的稳定性, 以及探头共振吸收波长分辨率为指标, 进行探头性能测试与筛选;利用筛选出的探头, 基于调频光谱原理构建闭环检测系统;在相同检测对象与检测环境条件下, 以阿贝折射率仪测量结果为参照, 对均匀探头与锥形探头的检测结果进行比较.结果表明, 在1.33-1.43 RIU范围内, 相对于均匀光纤探头0.00032 RIU的测量准确度、2 600 nm/RIU的波长分辨率, 锥形探头可在较大折射率变化范围内, 以较好的线性度, 实现0.00003 RIU测量灵敏度和约4 500 nm/RIU的波长分辨率.

基于气相传输法制备纳米管、纳米棒和纳米帽等具有六方对称截面的不同形貌纳米氧化锌样品.应用扫描电镜、X射线衍射谱和高分辨率透射电镜进行结构表征后,室温下以中心波长355、800、1150 nm纳秒脉冲激光激发，研究径向尺寸和纵向形貌对样品回音壁模光致辐射特性的影响.实验发现纵向结构均匀、径向尺寸相近的纳米管与纳米棒具有相近的辐射特性；随着径向尺寸增加,受激辐射有明显的低阈值化趋势。与上述棒状、管状结构相比较,较细纵杆支撑较大顶部的帽状结构样品中在其顶部易获得更低阈值回音壁模单光子受激辐射、双光子和三光子吸收的上转换辐射。仿真研究与理论分析表明，腔内光场局域性、横向场与纵向模耦合损耗是样品发光特性形貌依赖的主要物理机制。

基于气相传输法制备具有六方对称截面棒状的氧化锌样品,在应用扫描电子显微镜和X-射线衍射仪进行结构表征后,室温下以中心波长为355 nm的纳秒脉冲激光激发,研究激励光强变化对其紫外受激辐射特性影响。实验中发现,当激励光功率密度提高至225 kW/cm2左右时，在宽谱自发辐射背景中初步观测到中心波长为393 nm的低阈值、高Q值的受激辐射；此时，进一步提高激励光功率密度,辐射光强会迅速提高,辐射模式与波长基本稳定；继续提高激励光强至450 kW/cm2左右时，受激辐射光强随激励光强的增加呈饱和现象，辐射模式数相对稳定但各模式中心呈现波长连续红移。理论分析表明,所观测的受激辐射具有典型回音壁模谐振模特征,辐射模式和光强随激励条件变化，与样品中激子激子非弹性碰撞散射后的复合发光机制有关；高功率密度激励条件下辐射强度饱和、各模式中心波长的连续红移,与样品Mott相变后的库仑屏蔽效应、能级重整以及自由载流子的无辐射复合有关。

室温下, 通过采用直流反应磁控溅射法在覆盖有氮化硅薄膜的单晶硅衬底上生长了厚度约为100nm的氧化钛薄膜。掠入射X射线衍射分析结果表明在室温下, 不同氧分压下生长的氧化钛薄膜均具有非晶结构。分别采用场发射扫描电子显微镜、X射线光电子能谱对薄膜的表面和断面形貌以及薄膜的组分进行了分析和表征。对薄膜的电学特性测试发现非晶氧化钛薄膜在293~373K的温度范围内主要依靠热激发至扩展态中的电子导电。

在玻璃基体上,采用射频磁控溅射方法在不同的基体温度下制备了TiO2薄膜,然后在薄膜中注入注量分别为5×1016,1×1017和5×1017/cm2的N离子以制备N掺杂的TiO2薄膜。X射线衍射结果表明:制备出的TiO2薄膜为锐钛矿型。X射线光电子能谱研究结果表明:注入的N离子与TiO2晶粒相互作用,形成了含氮的TiOxN2-x化合物,从而改变了TiO2薄膜的吸收边;随N离子注量增加,吸收边移动更明显;同时,由于氮离子注入产生的辐照缺陷使TiO2薄膜在紫外和可见光区的吸收也明显增强。

提出了一种利用离子注入和后续退火制备氮掺杂TiO₂薄膜的方法。首先在室温下向石英玻璃中注入Ti离子，随后在氮气中退火到900℃，从而制备了氮掺杂的玻璃基TiO₂薄膜。SRIM2006程序模拟和卢瑟福背散射谱(RBS)研究表明注入离子从样品表面开始呈高斯分布，实验结果和模拟结果吻合很好。X射线光电子能谱(XPS)研究结果表明注入态样品中形成了金属Ti和TiO₂，900℃退火后金属Ti转变成TiO₂，同时N原子替代少量的晶格O原子形成了O－Ti－N化合物。紫外－可见吸收光谱(UV－Vis)结果显示，当退火温度至500℃时，在吸收光谱中开始出现TiO₂的吸收边，随退火温度升高到900℃，由于O－Ti－N化合物形成，TiO₂的吸收边从3．98 eV红移到3．30 eV，TiO₂吸收边末端延伸到可见光区，在可见光区的吸收强度明显增加。

利用溶胶凝胶方法在石英玻璃衬底上制备了ZnO薄膜,将能量56 keV、剂量1×1017 cm-2的Zn离子注入到薄膜中.离子注入后,薄膜在500～900 ℃的氩气中退火,利用X射线衍射谱、光致发光谱和光吸收谱研究了离子注入和退火对ZnO薄膜结构和光学性质的影响.结果显示:衍射峰在约700 ℃退火后得到恢复;当退火温度小于600 ℃时,吸收边随着退火温度的提高发生蓝移,超过600 ℃时,吸收边随着退火温度的提高发生红移;近带边激子发光和深能级缺陷发光都随退火温度的提高而增强.