采用冰模板法构筑具有层状结构的Al2O3三维网络骨架, 并通过真空浸渍工艺制备出Al2O3/环氧树脂(EP)复合材料。研究了楔形硅橡胶角度、浆料固相含量、冷冻温度对层状Al2O3三维网络骨架微观结构的影响, 分析了片层间距对Al2O3/EP复合材料导热、介电和绝缘性能的影响。结果表明: 楔形硅橡胶角度为10°和15°时Al2O3三维网络骨架的层状有序性最佳, 固相含量的增加和冷冻温度的降低均会使片层间距减小; Al2O3/EP复合材料的热导率和介电常数随着片层间距的减小而增大, 但体积电阻率呈降低趋势; 当片层间距为45 μm时, 热导率达到0.52 W/(m·K), 体积电阻率为1012 Ω·cm。

为解决LiNbO3粉体烧结活性低、高温下Li元素烧失导致的烧结体致密度低的问题, 采用固相反应法合成化学计量比的LiNbO3粉体, 通过还原处理增加其氧空位浓度, 然后采用放电等离子烧结(SPS)技术对其进行烧结, 制备出高致密LiNbO3陶瓷。利用XRD、EPR、XPS、Raman光谱仪、SEM对LiNbO3粉体及其陶瓷进行表征和分析, 结果表明, LiNbO3粉体经700 ℃还原处理后氧空位浓度显著增大, 且氧空位出现在Nb—O八面体中O原子的晶格位置。随着SPS温度的升高, LiNbO3陶瓷的相对密度呈先增大后减小的趋势, 900 ℃时烧结体的相对密度达到最大, 为98.19%。经800 ℃退火增氧处理后, LiNbO3陶瓷由黑色转变为白色, 氧空位缺陷被消除, LiNbO3陶瓷相对密度为98.32%。本研究为高致密碱金属铌酸盐陶瓷的制备提供了新思路。

采用高温固相法制备了一系列Tb3+、Sm3+和Tb3+/Sm3+掺杂的Ca9Al(PO4)7荧光粉。采用X射线衍射技术、光谱及荧光寿命等手段表征了材料的性能。以Tb3+的380 nm激发峰作为激发源时, 发现Ca9Al-(PO4)7∶Tb3+, Sm3+的发射光谱中既包含Tb3+的5D4-7F6-3跃迁发射, 又含有Sm3+的4G5/2-6H5/2-9/2跃迁发射。当增加Sm3+的掺杂量时, 基于Tb3+-Sm3+间的能量传递, 有效地增加了Ca9Al(PO4)7∶Tb3+,Sm3+的发射强度, 能量传递的机理是电偶极-电偶极相互作用。另外, Ca9Al(PO4)7∶Tb3+,Sm3+的量子效率可以达到50.6%。上述结果表明, Ca9Al(PO4)7∶Tb3+,Sm3+材料在紫外-近紫外白光LEDs领域具有一定的潜在应用价值。

为了得到纳米线阵列太阳能电池的最优转换效率，通过仿真计算对GaAs轴向pin结纳米线阵列进行了结构优化.首先利用三维有限时域差分法分析了GaAs纳米线阵列的光吸收特性，并对其直径、密度等结构参量进行优化，优化后的GaAs纳米线阵列的光吸收率可达87.4%.在此基础上，利用Sentaurus软件包中的电学仿真模块分析了电池的电学性能，并根据光生载流子在纳米线中的分布，对轴向pin结结构进行优化，最终优化过的太阳能电池功率转换效率可达到17.6%.分析结果表明，通过钝化处理以降低GaAs纳米线的表面复合速率，可显著提升电池的功率转换效率，而通过减小纳米线顶端高掺杂区域的体积，可减少载流子复合损耗，从而提高电池效率.该研究可为制作高性能的纳米线太阳能电池提供参考.

采用外加高压脉冲电场的方法制备了二维谢尔宾斯基分形超晶格结构铌酸锂(LiNbO3)非线性光子晶体，对晶体中的准相位匹配和切伦科夫辐射谐频等光学特性进行了实验和理论研究。理论推导出了晶体中的准相位匹配倍频与不同阶次的倒易矢量间的对应关系，与实验结果吻合。对于同一个倒易矢量，可以实现两种波长的准相位匹配倍频。同时，实现了近红外波段的共线和非共线三倍频输出。理论计算出不同波长下的切伦科夫辐射倍频和三倍频的辐射角，与实验测量结果相吻合。在特定波长下，切伦科夫辐射谐频光环的辐射角存在最小值。同一个波长下，切伦科夫辐射三倍频的辐射角总是大于倍频的辐射角。

根据超晶格结构的激光衍射图, 提出了一种定量确定倒易矢量分布的实验方法.首先, 将正方形周期超晶格结构作为参考光栅, 得到其衍射图.根据傅里叶光学理论, 计算出基本倒易矢量的大小, 与衍射图上的几何长度建立标尺关系.通过引入矩形超晶格结构, 证明了该方法在周期超晶格结构中的可行性.其次, 将H型和谢尔宾斯基分形超晶格结构作为光栅, 获得的衍射图与正方形结构衍射图进行对比.由衍射点间的几何长度比值, 推算出分形衍射图中的倒易矢量分布.根据倒易矢量和准相位匹配谐频的基频波长之间的定量关系, 理论计算出能够进行的谐频波长.最后, 实验制备分形结构LiNbO3非线性光子晶体, 探测准相位匹配倍频, 所实现的倍频波长与理论计算值相吻合.谢尔宾斯基分形结构光栅在理论与实验上均可实现1.352 μm的有效倍频输出.

采用高温固相法制备了一种近紫外和蓝光激发型Ca2BO3ClEu2+黄色发光材料。以460 nm蓝色光为激发源，测得Ca2BO3ClEu2+材料的发射光谱为一单峰宽谱，主峰位于573 nm；监测573 nm发射峰，所得激发光谱覆盖300～500 nm，主峰位于413 nm和475 nm。通过改变Eu2+的掺杂量，研究了材料的晶体结构及发射强度等的变化情况。研究结果显示，Eu2+的掺杂并未影响材料的晶体结构；但发射强度却发生了很大的变化，Eu2+的摩尔分数为2%时，强度最大；利用Dexter理论对Eu2+在Ca2BO3Cl中的浓度淬灭机理进行了研究，得出其为电偶极电偶极相互作用。

采用复合基质材料ZnS 和CdS,制备了一系列黄色(Zn,Cd)S:Cu,Cl 粉末交流电致发光材料,利用微波吸收介电法分别测量了7 种(Zn,Cd)S:Cu,Cl 材料样品的光电子衰减过程。发现随着CdS 含量的增加,自由光电子寿命和浅束缚电子的寿命都有减小的趋势。分析认为发光材料基质中加入CdS 后,使导带底下降,改变了晶体的禁带宽度,使导带电子与价带空穴的复合几率增大,从而使光电子和浅束缚电子寿命缩短。但由于受到浅陷阱的束缚,浅束缚电子的寿命长于导带的自由电子寿命。