采用密度泛函理论(DFT)第一性原理方法研究了La/N共掺对二维钙钛矿Ba5Nb4O15的电子结构、光吸收系数和迁移率的调制作用。计算结果表明, 在所选择的掺杂浓度下, La/N共掺使其带隙减小了1.46eV, 且仍保持直接带隙, 价带顶和导带底都在Γ点。同时, 由于掺杂后引入杂质能级使带隙减小, 吸收光谱出现明显的红移, 可见光区域的光吸收系数显著增大, 可有效提高对太阳光的利用率。另外, 掺杂后电子和空穴的有效质量显著减小, 迁移率提高3~5倍, 进一步增强了材料的光电与光催化性能。

为提高聚合物太阳能电池的能量转换效率, 将聚乙二醇(PEG)掺入PEDOT∶PSS阳极缓冲层, 研究了阳极缓冲层修饰对聚合物太阳能电池性能的影响。首先研究了聚乙二醇对PEDOT∶PSS薄膜电导率的影响, 发现PEG会与PEDOT和PSS相互作用, 使得PEDOT链重新排布, 有利于电荷载流子的传输, 从而显著改善了PEDOT∶PSS薄膜的电导率, 当PEDOT∶PSS中掺入体积分数为2%~4%的PEG时, 可得到较大的电导率。然后, 以PEG修饰的PEDOT∶PSS薄膜作为阳极缓冲层制备了聚合物太阳能电池, 研究了PEG的掺入对聚合物太阳能电池性能的影响。实验发现, PEG改善的PEDOT∶PSS电导率有利于提高电池的短路电流密度和填充因子,从而改善了器件光伏性能。当PEDOT∶PSS中掺入体积分数为2%的PEG时, 聚合物太阳能电池的能量转换效率最高, 比未掺杂的器件提高了24.4%。

采用有机小分子TBPe(2,5,8,11-tetratertbutylperylene)以不同比例掺入MEH-PPV(poly［2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene］)作为发光层，研究了TBPe不同掺杂比例对器件性能的影响，进而对发光强度进行优化。对于所制备的ITO/PEDOT∶PSS/MEH-PPV/TBPe/Al有机电致发光器件，TBPe的最优蒸镀厚度为0.5 nm，其发光强度相对于标准器件提高了325%。ITO/PEDOT∶PSS/MEH-PPV∶TBPe/TBPe/Liq/Al有机电致发光器件的最优掺杂比例为MEH-PPV∶TBPe=100∶30(质量比)，其发光亮度相比于未掺杂器件提高了44%。在上述器件的基础上增加Alq3层提高电子注入，分别制作了Liq和LiF作为修饰层的ITO/PEDOT∶PSS/MEH-PPV∶TBPe/TBPe/Alq3/Liq/Al和ITO/PEDOT∶PSS/MEH-PPV∶TBPe/TBPe/Alq3/LiF/Al多层器件，发光亮度分别达到4 162 cd/m2和4 701 cd/m2。所有器件的电致发光波长均为580 nm，为MEH-PPV的发光，TBPe的掺杂对MEH-PPV的发光起到了增强作用。

通过在主体材料上蒸镀一层荧光染料超薄层的方法， 研究了有机小分子5,6,11,12-tetraphenylnaphthacene (rubrene)薄层在器件中不同位置时， 有机电致发光器件(OLED)的电致发光光谱及发光性能。 实验发现当rubrene薄层位于NPB/AlQ界面处时， 器件的发光几乎都来自rubrene的发光； 当薄层位置远离界面时， 器件的发光则同时来自rubrene和AlQ的发光。 通过对器件电致发光光谱的分解， 研究了rubrene薄层在不同位置时器件发射光谱的变化， 并确定了rubrene和AlQ两种材料各自对器件电致发光的贡献， 进一步分析了rubrene发光强度与该薄层位置之间的关系。 通过分析， 得到激子在AlQ层中的迁移长度约在15～20 nm之间。 此外， 还进一步探讨了该器件中激子复合及传输的特点。

分析了双中心记录初始阶段振荡现象的产生机制，研究了晶体掺杂浓度和记录光与UV光的束比对记录初期阶段振荡特性的影响.结果表明，振荡现象可以归因于记录介质双能级中心深浅能级电子数平衡分布的改变.在浅能级掺杂浓度较小的晶体中记录时，振荡强度较大；记录光与UV门光束的光束比越大，振荡持续时间越短.

采用365 nm的门光束和633 nm的记录光,在双掺杂LiNbO3:Ce:Cu晶体中实现了全息图像的双色记录和无损读出。探讨了双色存储全息图的图像保真度,采用信噪比(SNR)损失描述双色固定过程对全息图像的像质影响。利用角度寻址器件,采用等时曝光时序,实现了50幅全息图像的双色复用记录和固定,并对其噪声的特点进行了初步分析。结果表明,固定后50幅全息图像的信噪比损失平均值为1.14; 50幅全息图像的衍射效率基本相等,平均衍射效率达7.64×10-6。

在确定Cu在LiNbO3晶体中对应于365 nm和633 nm的激发系数、复合系数、光伏系数的基础上,采用龙格库塔(Runge-Kutta)数值方法理论研究了双掺杂(Fe,Cu)∶LiNbO3晶体的深浅能级的掺杂组分比、氧化还原状态对双色全息存储的记录灵敏度和动态范围的影响,并探讨了同时取得尽可能大的灵敏度和动态范围的晶体条件。结果表明,为了同时得到较大的记录灵敏度和动态范围,在实际应用中选用浅能级掺杂浓度为5.0×1025 m-3,深能级掺杂浓度为3×1024～3×1025 m-3之间的弱氧化晶体是合适的。

研究了在双掺杂LiNbO3∶Fe∶Cu晶体中进行双色全息存储时记录初始阶段振荡现象的形成过程,认为敏化后的晶体深浅能级的电子分布达到了一种动态平衡状态,在记录开始时引入调制红光照射晶体导致了浅能级大量电子被激发,使深浅能级的电子数目向一种新的平衡状态转化。理论分析了利用振荡阶段浅能级电子数密度随记录时间递减的特点进行等时曝光,实现等衍射效率的全息复用的可行性,并在实验上在双掺杂LiNbO3∶Fe∶Cu晶体中利用100 s等时曝光实现了15幅全息光栅的等衍射效率复用。结果表明,利用双色存储中的振荡阶段浅能级电子数目逐渐减小的特点,采用等时曝光就可以实现小规模的等衍射效率全息复用记录。