将银膜和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)及高增益的钙钛矿CsPbBr3集成一个平面光波导, 通过对体系的物理机理和光学特性研究,探索等离子体结构新应用的可能。实验结果表明, 随着体系结构的改变, 特别是对PMMA厚度的调制, 发现局域在银膜和钙钛矿CsPbBr3界面电磁场增强, 使得CsPbBr3激子的发光和辐射速率(Γ=τ-1)增强。我们用双指数衰减和描述系综衰减的延展模型分别进行了讨论, 发现二者有较大的差别。采用双指数衰减拟合求寿命没考虑系综的限域效应和银/CsPbBr3界面上传播表面等离极化激元(SPPs)引起的局域场增强, 所以在自由空间拟合得到的平均荧光寿命τavg在30~25 ns范围, 与先前报道结果接近。而用系综衰减的延展模型得到τavg在12~9 ns范围, 荧光寿命显著变小即辐射速率增强。上述研究对开发表面等离激元发光显示器件和光物理基础研究提供了依据。

研究了半导体纳米粒子(SNPs)-金属纳米颗粒(MNPs)耦合导致的SNPs的发光强度猝灭和荧光寿命增强潜在的物理机制, 并用传统Fster共振能量传递(FRET)理论描述和分析实验结果。光致发光光谱(PL)和时间分辨光谱观测表明, SNPs的PL强度发生了明显的猝灭, 荧光寿命从17.7 ns到30.8 ns延长了近2倍。这种杂化纳米结构表现出不同于杂化前各独立组分的新的协同相互作用光学性质。胶体化学使杂化SNPS-MNP纳米结构中SNPS和MNP构成一个新的单元称为等离激子激元(Plexciton)或激子等离子激元(Excimon), 这已在一系列杂化结构中被确认。基于泵浦-探测技术的飞秒瞬态吸收(TA)的实验结果证实了这种从激子-等离激元到等离激子的转换。实验结果分析表明, 传统Fster共振能量传递理论不能很好地描述实验结果, 在金属存在的情况下, 还需要对该理论进一步调整和改进。

利用水热法制备了ZnO/ZnFe₂O₄纳米复合粒子。用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、光致发光光谱(PL)对退火前后的ZnO/ZnFe₂O₄纳米粒子进行表征。研究结果表明，退火后的ZnO/ZnFe₂O₄纳米复合粒子表现出更好的形貌和晶体质量，主要由六角纤锌矿结构的ZnO和立方结构的ZnFe₂O₄构成。PL光谱显示，退火后ZnO近带边的发光强度明显降低，这是由于ZnO/ZnFe₂O₄形成了Ⅱ型能带结构实现了光生载流子分离的结果。对其光催化特性也进行了研究，光照时间为3 h，退火后的ZnO/ZnFe₂O₄纳米复合粒子表现出更优秀的光催化活性，降解甲基橙的效率可达50.48%。另外，还对其磁性进行了研究，室温条件下，纳米复合粒子表现为顺磁性，而经过退火处理后表现出铁磁性。因此，ZnO/ZnFe₂O₄纳米复合粒子经退火后具备磁性光催化剂性能，有一定的发展前景。

采用原子层沉积技术(atomic layer deposition)在InP衬底上生长ZnO薄膜,并在不同温度下(500和700 ℃)进行热退火处理,将P掺杂进入ZnO,得到p型ZnO薄膜.样品的光学特性通过光致发光光谱(photoluminescence,PL)来测定,得出热退火温度是影响P扩散掺杂的重要因素,低温PL光谱中,700 ℃热退火1 h样品的光谱展现出四个与受主相关的发射峰:3.351,3.311,3.246和3.177 eV,分别来自受主束缚激子的辐射复合(A°X)、自由电子到受主的发射(FA)、施主受主对的发射(DAP)以及施主受主对的第一纵向声子伴线(DAP-1LO),计算得到受主束缚能为122 meV,与理论计算结果一致.通过热扩散方式实现了ZnO薄膜的p型掺杂,解决了制约ZnO基光电器件发展的主要问题,对ZnO基半导体材料及其光电器件的发展有重要意义.

采用静电纺丝方法制备聚乙烯吡咯烷酮(PVP)纳米纤维, 并以其为模板采用原子层沉积(ALD)方法制备不同 Mg 掺杂浓度的MgxZn1-xO纳米纤维。 研究了不同Mg掺杂浓度对复合纳米纤维结构和光学性质的影响。 利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、 光致发光(PL)和紫外-可见光(UV-Vis)吸收谱对样品测试并进行表征分析。 结果表明, Mg元素的掺入并没有改变ZnO纳米纤维的形貌, 所有样品的表面形貌极其相似, 只是掺杂后纤维直径有所增大;随着Mg掺杂浓度的增加吸收边逐渐发生蓝移, 表明所制备MgxZn1-xO纤维的带隙具有可调节性。 与此同时, 在PL谱中可以观察到样品的紫外(UV)发光峰从377 nm移动至362 nm, 且与不掺杂的样品相比, MgxZn1-xO纳米纤维的UV发光强度明显增强。 通过这种方法可以合成组分可控的MgxZn1-xO纳米纤维。 在ZnO中掺入Mg元素可以有效地提高ZnO-PVP纳米纤维的禁带宽度以及UV发射强度。

利用化学气相沉积法(CVD)在表面溅射Au和沉积ZnO籽晶的硅衬底上分别生长高度有序、垂直密布的直立Zn2GeO4/ZnO纳米棒阵列, 利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和光致发光(PL)谱测试手段对所制备样品进行表征和发光特性的研究。所制备的Zn2GeO4/ZnO纳米棒的直径为350~400 nm, 高度为10~11 μm;室温PL谱观察到3个来源于Zn2GeO4的典型发光峰。最后, 对CVD法制备的Zn2GeO4/ZnO纳米棒生长机理进行了分析。该种直立性良好的一维纳米棒材料可以广泛地应用到纳米光电子器件中。

采用操作简单的溶胶-凝胶法和射频磁控溅射法在石英衬底上分别制备了MgxZn1-xO薄膜和MgxZn1-xO/Au/MgxZn1-xO夹层结构的透明导电薄膜并对样品进行退火处理。 利用紫外-可见分光光度计、 X射线衍射仪、 光致发光、 霍尔效应测试对在不同退火温度下薄膜的晶体结构、 光学和电学性质进行表征分析, 并研究退火温度对其影响。 测试结果表明: 所制备的薄膜样品均具有良好的c轴(c-axis)取向并呈现出六角纤锌矿结构。 Mg组分的增加使得ZnO基薄膜的光学带隙逐渐增大, PL发光谱和吸收光谱的谱线出现了明显的蓝移现象, 但薄膜的电学特性有所降低。 而在MgxZn1-xO/Au/MgxZn1-xO夹层结构的薄膜样品中, Au夹层的存在使薄膜的光学性质变差, 在紫外区域透光率约为60%。 但薄膜的电学性质得到明显改善, 相比MgxZn1-xO薄膜, 其电阻率和迁移率显著提高。 此外通过高温退火处理可以有效提高所制备薄膜的晶体质量, 进一步提高样品电学特性, 其中经过500 ℃退火后的薄膜迁移率达到了40.9 cm2·Vs-1, 电阻率为0.005 7 Ω·cm。 但随着退火温度的进一步升高, 薄膜晶体尺寸从25.1 nm增大到32.4 nm, 从而降低了该薄膜的迁移率。 因此该夹层结构的MgxZn1-xO/Au/MgxZn1-xO薄膜对于促进ZnO基透明导电薄膜在深紫外光学器件中的应用有重要作用。

室温下观察了YAG∶Ce和YAG∶Ce,Yb材料在可见以及近红外区域的发光特性,并通过对Ce3+的5d能级辐射跃迁寿命以及Yb3+的2F5/2能级布居时间和辐射跃迁寿命的比较研究,提出了光诱导的电荷转移态以及电荷转移辐射跃迁的能量传递机制, 同时借助于能级图描述了从Ce3+到Yb3+的量子剪裁近红外发光过程。

在较低温度下实现平整ZnO薄膜的生长有利于ZnO的可控p型掺杂以及获得陡峭异质界面。本文使用分子束外延方法, 采用a面蓝宝石为衬底, 在450 ℃下生长了一系列ZnO薄膜样品。在富氧生长的条件下, 固定氧流量不变, 通过调节锌源温度来改变锌束流, 以此调控生长速率。样品的生长速率为40~100 nm/h。通过扫描电镜 (SEM) 表征发现: 在高锌束流的生长条件下, 样品表面有很多不规则的颗粒; 降低锌的供应量后, 样品表面逐渐平整。原子力显微镜(AFM)测试结果表明: 样品的均方根表面粗糙度(RMS)只有0.238 nm, 接近于原子级平整度。这种平整表面的获得得益于较低的生长速率, 以及ZnO外延薄膜与a面蓝宝石衬底之间小的晶格失配。

采用固态反应法制备了Gd3PO7∶Eu3+ 和 La3PO7∶Eu3+发光材料, 通过X射线衍射和SEM确定了样品的结构和形貌。 在真空紫外光的激发下, Gd3PO7∶Eu3+样品展示了较弱的基质吸收; 但在紫外光的激发下, Gd3PO7∶Eu3+显示了比La3PO7∶Eu3+更强的红光发射, 其原因是在Gd3PO7∶Eu3+中存在Gd3+到Eu3+的有效能量传递过程。两个样品的发射光谱峰值位于618 nm, 属于Eu3+的5D0→7F2跃迁。Eu3+在材料中处于较低的格位对称环境, 具有很好的色纯度。