针对大面阵碲镉汞芯片热应力仿真分析过程中计算量与准确性不能兼容的问题，通过在芯片互联区的不同位置引入小规模铟柱阵列建立了耦合热应力的优化仿真模型。借助此模型进行热应力分析，发现在铟柱的上下表面附近区域产生了较大的热应力，同时边缘及角落处的阵列单元内部所产生的热应力更大(最高达22569 MPa)。进一步对芯片的结构进行了优化，获得了最优读出电路及碲锌镉衬底厚度。此外，仿真结果表明，单面铟是热应力较低的铟柱结构，减小铟柱的半径可以进一步减小其内部的热应力。所提出的热应力仿真优化模型为大面阵碲镉汞芯片内部的热应力分析提供了更准确有效的分析方法以及器件设计方面的理论指导。

石墨烯基复合材料在红外探测隐身方面具有广泛的应用前景，但如何提升其宽带全方位红外吸收特性还缺少系统的研究工作。设计了一种光学介质层与石墨烯层交替分布的二元石墨烯基复合微纳结构红外吸收器，并采用传输矩阵方法系统地研究了其红外吸收特性。结果表明，可通过调控石墨烯层数以及结构周期使红外电磁波在该结构中产生显著的增益和损耗共振耦合效应，在8~14 μm全波段内的吸收率高于80%，在10.0~13.3 μm波段内的吸收率高于90%，带宽最大为3.3 μm。此外，该微纳结构在大角度（0°~60°）斜入射下表现出红外吸收偏振不敏感特性。该研究结果将为新一代石墨烯基柔性宽频带大角度可调谐红外吸收微纳结构的设计与应用提供新思路，也为实现新一代柔性轻质隐身或伪装薄膜材料提供了可行的技术方法与实现途径。

采用密度泛函理论计算分析的方法系统研究了Al掺杂TiO2基晶体材料的电子结构和光学性质.结果表明,本征TiO2材料具有直接带隙型能带,其带隙宽度为2.438 eV,Al掺杂TiO2材料同样具有直接带隙型能带,其带隙宽度降低至2.329 eV.本征TiO2与Al掺杂的TiO2材料均含有五个子能带,但是Al掺杂TiO2 材料子能带位置发生改变.Al掺杂在TiO2材料价带中引入大量新的能级,降低了费米能级上的态密度,Al掺杂为n型掺杂.对于Al掺杂TiO2材料来说, s态电子和p态电子主要在Al 掺杂TiO2 材料的带内跃迁过程起较大的作用.Al掺杂的TiO2材料最强的介电吸收峰在320 nm附近,Al掺杂拓展了TiO2材料的光吸收范围,其介电吸收能量范围向长波方向移动.本征TiO2及Al掺杂TiO2材料在1000 nm 以下波长的折射率曲线相似.Al掺杂TiO2材料在500 nm以下的折射率较本征TiO2材料降低,而500 nm 以上折射率较本征TiO2 材料增大.

基于密度泛函理论第一性原理,研究了Zn空位缺陷对ZnS半导体材料电子状态、 磁性质和光学性质的影响。 结果表明Zn空位缺陷浓度为6.25%时, ZnS半导体材料仍呈直接带隙型能带结构,带隙较本征ZnS半导体增大 了6.4%, 达到2.19 eV。缺陷体系s态、p态电子主要在距离费米能量较近的区域产生能带,数量较少; Zn d态 电子主要在距离费米能量较远的区域产生能带。Zn空位缺陷对ZnS半导体材料是一种空穴型掺杂, Zn空位会 增加ZnS的空穴型载流子浓度。其价带空穴具有较大有效质量,导带电子具有较小有效质量, Zn空位缺 陷ZnS不显示磁性。Zn空位缺陷ZnS半导体材料210 nm附近介电吸收峰强度降低, 170 nm附近介电吸收峰 消失, 100 nm波长附近出现了较弱的介电吸收峰。

采用脉冲激光沉积(PLD)方法在湿法腐蚀后的Si(100)衬底上制备了Y2O3∶Bi,Yb减反转光薄膜。所制备的薄膜在300～800 nm波长范围内的平均反射率最低至5.28%, 同时在晶体硅太阳能电池最佳响应范围内的980 nm附近表现出了良好的下转光特性。与非减反下转光薄膜相比较, 具有减反结构的Y2O3∶Bi,Yb下转换薄膜的转光强度有了明显的提升。随着衬底腐蚀时间在一定范围内的延长, Bi3+和Yb3+的发射峰强度线性增大。该减反转光薄膜为太阳能电池效率提高提供了一种简单可行的方法。

采用脉冲激光沉积(PLD)方法在Si(100)衬底上成功制备了具有上下转换的Er∶YbF3转光薄膜。研究发现，所制备的Er∶YbF3转光薄膜实现了上下转换两种机制的结合，能有效地把紫外光和红外光转换到非晶硅太阳能电池最佳响应范围内的656 nm处。进一步分析了衬底温度对薄膜相结构及光学性能影响的物理机制。当衬底温度高于500 ℃时，薄膜会随着温度的升高而结晶性变强，但有杂相生成。研究结果表明，Er∶YbF3转光薄膜的光学性能在衬底温度为500 ℃时最佳，有望应用到非晶硅太阳能电池上使其光电效率提高。

采用固相反应法制备了Pr3+，Yb3+共掺杂的YPO4下转换发光粉体，并在450 nm光激发条件下，研究了Yb3+不同摩尔分数(0%，1%，2%，4%，20%，30%)对转光效率的影响。结果表明：不同Yb3+浓度的样品，其荧光峰强度不同，这可能是由于Pr3+-Yb3+之间Yb3+浓度不同存在能量传递效率差异的原因。研究也发现了样品的下转换发光，其能量传递过程为：Pr3+：3P0→Yb3+：2F5/2+2F5/2。荧光光谱测试结果表明，Yb3+的最佳掺杂摩尔分数为2%。Pr3+，Yb3+共掺杂的YPO4材料在提高太阳能电池光电转换效率方面具有潜在的应用。

采用反应磁控溅射法在不同工作气压(0.5～2.0 Pa)下沉积了一系列氮化铝(AlN)薄膜。研究发现, 在保持其他工艺参数不变的条件下, 工作气压对薄膜厚度的影响很小。场发射性能测试表明, 在较低的工作气压(0.5 Pa和0.7 Pa)下制备的AlN薄膜具有一定的场发射性能。扫描电子显微镜(SEM)图像显示, 在较高的工作气压(2.0 Pa)下制备的薄膜易产生空位及微空洞等缺陷, 使薄膜致密性下降。电子在薄膜中的输运因受到缺陷的散射而不能隧穿表面势垒进行发射。研究表明, 为获得具有良好场发射性能的AlN薄膜, 若采用反应磁控溅射法, 应选取较低的工作气压;同时, 对于薄膜型阴极, 具有紧密晶粒结构及较小缺陷的薄膜可能具有更优异的场发射性能。