传统的ABC模型主要用于研究InGaN量子阱中载流子的复合动态过程。使用传统的ABC模型计算载流子的复合速率和复合寿命，研究不同发光波长InGaN基LED的3 dB调制带宽与载流子复合机制的关系。计算分析结果表明，在相同的注入电流下，随着有效有源区厚度和量子阱层厚度的减小，400 nm近紫外、455 nm蓝光以及525 nm绿光三种发光波长LED的3 dB调制带宽均明显增大；在100 A/cm²的注入电流密度下，400，455，525 nm三种发光波长LED的3 dB调制带宽分别为62，88，376 MHz；在相同的电流密度下，LED的3 dB调制带宽随着In组分（In元素的原子数分数占In元素与Ga元素的原子数分数总和的比）的增加而增大；由于525 nm波长LED的In组分高，有效有源区厚度薄，所以源区载流子浓度高，在大电流密度下525 nm绿光LED的3 dB调制带宽达到376 MHz。

对于工作在成像光学系统中的衍射光学元件,一定的入射角度范围是其工作的常态,并且增透膜的引入会影响衍射光学元件的带宽积分平均衍射效率。本文基于衍射光学元件的相位函数,修正了含有增透膜时的微结构高度;建立了在一定入射角度范围内工作时,单层和多层衍射光学元件的复合带宽积分平均衍射效率与修正微结构高度之间关系的理论模型;并以工作在红外波段的衍射光学元件为例,对比分析了含有增透膜时采用带宽积分平均衍射效率最大化得到微结构高度的常用方法和利用修正微结构高度的修正方法设计得到的衍射效率和带宽积分平均衍射效率。仿真和计算结果表明:入射角度和增透膜厚度的改变都会引起含有增透膜的衍射光学元件的带宽积分平均衍射效率下降;基于修正的设计方法,计算得到了以ZnSe为基底的单层衍射光学元件(入射角度范围为0°~30°)和多层衍射光学元件(入射角度范围为0°~20°)的复合带宽积分平均衍射效率分别达到95.528%和99.449%。该方法为衍射光学元件的优化设计提供了参考。

在系统装调过程中引入的倾斜误差会影响衍射光学元件(DOEs)的衍射效率。入射角度的增大也会影响DOEs的衍射效率。基于多层衍射光学元件(MLDOEs)的相位延迟表达式,提出了斜入射时衍射效率和带宽积分平均衍射效率(BIADE)与倾斜误差的理论关系模型。分析了斜入射时倾斜误差对衍射效率和BIADE的影响。建立了工作在一定入射角度范围内的复合BIADE与倾斜误差的关系。当工作在8~12 μm波段的MLDOEs的入射角度范围为0°~20°时,若要实现98%的复合BIADE,倾斜误差角度应控制在0.25°范围内。进一步分析了存在偏心误差和相对微结构高度误差等其他误差因素时,要达到一定的复合BIADE,所需对应的倾斜误差大小。该方法和结论可以用于指导混合光学系统中MLDOEs的设计与装调。

基于衍射光学元件的衍射效率与微结构高度误差的关系, 提出了环境温度、微结构高度误差与衍射效率和带宽积分平均衍射效率的数学分析模型。研究了环境温度变化对带宽积分平均衍射效率的影响, 分析了工作在一定温度范围内时带宽积分平均衍射效率与相对微结构高度误差的关系。对于工作在 8～12 .m长波红外波段的衍射光学元件, 偏离设计波长越远, 其衍射效率受温度的影响越大。温度的变化会引起 100%衍射效率对应的峰值相对微结构高度误差发生改变。当衍射光学元件的相对微结构高度误差在±15%范围内时, 衍射效率在－40℃～80℃的整个温度范围内高于 91.89%, 带宽积分平均衍射效率在整个温度范围内高于 88.58%。

工作环境温度的改变会降低衍射光学元件的衍射效率,影响混合光学系统的成像质量。基于斜入射时衍射效率的表达式,在双层衍射光学元件的设计中考虑温度变化,提出了工作在一定温度范围内和入射角度范围内的双层衍射光学元件微结构高度误差与衍射效率和带宽积分平均衍射效率的数学模型。以工作在可见光波段的双层衍射光学元件为例进行分析。结果表明,当环境温度确定后,随入射角度范围的增大,最高带宽积分平均衍射效率对应的最优相对微结构高度误差逐渐减小。当双层衍射光学元件工作在0°~15°的入射角度范围内、环境温度范围为-40~80 ℃时,其带宽积分平均衍射效率最高为96.81%,对应的最优相对微结构高度误差为4.42%。该方法进一步完善了双层衍射光学元件加工误差的设计理论。

建立了工作在一定入射角度范围内的多层衍射光学元件的复合带宽积分平均衍射效率的分析模型。基于衍射光学元件所具有的独特的消色差和消热差性质, 设计了一个含有双层衍射光学元件的工作在(3.7～4.8) μm和(7.7～9.5) μm红外双波段光学系统。光学系统的焦距为200 mm, F#为2。采用像元数为320×256、间距为30 μm的制冷型探测器。该系统在空间频率17 lp/mm时, 中、长波红外MTF分别高于0.66和0.54; 最大RMS半径小于11.702 μm; 波前像差小于0.191 7λ; 最大离焦量小于焦深; 在-55℃~71℃范围内实现了无热化设计。入射到衍射面上的角度为0°～5.19°, 该双层衍射光学元件在中波和长波波段的复合带宽积分平均衍射效率分别为99.81%和97.36%。含有双层衍射光学元件的红外双波段光学系统结构简单, 像质优良, 可以广泛应用于**探测系统中。

介绍了一种具有高阈值电压和大栅压摆幅的常关型槽栅AlGaN/GaN金属氧化物半导体高电子迁移率晶体管。采用原子层淀积(ALD)方法实现Al2O3栅介质的沉积。槽栅常关型AlGaN/GaN MOS-HEMT的栅长(Lg)为2 μm, 栅宽(Wg)为0.9 mm(0.45 mm×2), 栅极和源极(Lgs)之间的距离为5 μm, 栅极和漏极(Lgd)之间的距离为10 μm。在栅压为－20 V时, 槽栅常关型AlGaN/GaN MOS-HEMT的栅漏电仅为0.65 nA。在栅压为+12 V时, 槽栅常关型AlGaN/GaN MOS-HEMT的栅漏电为225 nA。器件的栅压摆幅为－20～+12 V。在栅压Vgs=+10 V时, 槽栅常关型AlGaN/GaN MOS-HEMT电流和饱和电流密度分别达到了98 mA和108 mA/mm (Wg=0.9 mm), 特征导通电阻为4 mΩ·cm2。槽栅常关型AlGaN/GaN MOS-HEMT的阈值电压为+4.6 V, 开启与关断电流比达到了5×108。当Vds=7 V时, 器件的峰值跨导为42 mS/mm (Wg=0.9 mm, Vgs=+10 V)。在Vgs=0 V时, 栅漏间距为10 μm的槽栅常关型AlGaN/GaN MOS-HEMT的关断击穿电压为450 V, 关断泄露电流为0.025 mA/mm。

采用原子层淀积(ALD)方法,制备了Al2O3 为栅介质的高性能AlGaN/GaN金属氧化物半导体高电子迁移率晶体管(MOS-HEMT)。在栅压为-20 V时,MOS-HEMT的栅漏电比Schottky-gate HEMT的栅漏电低4个数量级以上。在栅压为+2 V时,Schottky-gate HEMT的栅漏电为191 μA;在栅压为+20 V时,MOS-HEMT的栅漏电仅为23.6 nA,比同样尺寸的Schottky-gate HEMT的栅漏电低将近7个数量级。AlGaN/GaN MOS-HEMT的栅压摆幅达到了±20 V。在栅压Vgs=0 V时, MOS-HEMT的饱和电流密度达到了646 mA/mm,相比Schottky-gate HEMT的饱和电流密度（277 mA/mm）提高了133%。栅漏间距为10 μm的AlGaN/GaN MOS-HEMT 器件在栅压为+3 V时的最大饱和输出电流达到680 mA/mm,特征导通电阻为1.47 mΩ·cm2。Schottky-gate HEMT的开启与关断电流比仅为105,MOS-HEMT的开启与关断电流比超过了109,超出了Schottky-gate HEMT器件4个数量级,原因是栅漏电的降低提高了MOS-HEMT的开启与关断电流比。在Vgs=-14 V时,栅漏间距为10 μm的AlGaN/GaN MOS-HEMT的关断击穿电压为640 V,关断泄露电流为27 μA/mm。