阻变器作为一种基于可逆、非易失、阻态突变的信息存储和处理器件, 是解决传统存储器的内在物理限制和冯·诺依曼架构瓶颈问题的核心电子元器件之一, 受到了广泛关注。卤化物钙钛矿具有快速的载流子迁移特性和优异的光电转换性能, 作为阻变功能层赋予光电阻变存储器优异的阻变性能。因此, 近年来卤化物钙钛矿基阻变器的存储和计算应用研究发展迅速。然而, 目前对于卤化物钙钛矿的光电阻变机理尚未形成统一认识。基于此, 本文分析了卤化物钙钛矿阻变存储器的工作机理, 对比分析了卤化物钙钛矿基光电阻变器导电细丝和能级匹配调控特性, 总结了其各种机理的制约因素, 揭示了导电细丝在光场和电场作用下重复形成和断裂, 以及阻变器中卤化物钙钛矿功能层和其他功能层之间肖特基势垒改变, 主导卤化物钙钛矿光电阻变器的开关比、阈值(Set/Reset)电压和阻变器性能稳定性, 并进一步展望卤化物钙钛矿基光电阻变器在新型人工智能仿生突触、存内运算、机器视觉的应用。

空穴注入效率低是制约蓝色量子点发光二极管（QLEDs）性能的关键因素。通过提升PEDOT∶PSS的电导率来增加器件的空穴注入效率是提升蓝色QLEDs性能的重要方向。由于二维材料碳化钛（Ti₃C₂T_x）具有较高的导电性、丰富的表面官能团及良好的亲水性等优点，有望通过掺杂提高PEDOT∶PSS的电导率。本文采用HCl/LiF刻蚀法制备了单层Ti₃C₂T_x纳米片，并将其掺杂到PEDOT∶PSS中制备了蓝色QLEDs器件。结果表明，当Ti₃C₂T_x的掺杂量为0.1%时，器件的最大外量子效率和电流效率分别达到15.2%和14.42 cd·A^-1，与参比器件的9.09%和7.68 cd·A^-1相比，分别提高了67%和87%。Ti₃C₂T_x纳米片对蓝色QLEDs器件性能提升有两个作用，一方面诱导PEDOT的构型从苯态到喹啉态转变，形成紧密堆积的大尺寸PEDOT纳米晶，并将这些导电纳米晶连接起来，构筑了新的电荷传输通道，提高了复合层的电导率；另一方面，通过掺杂实现了PEDOT∶PSS功函数的调节，提升了蓝色QLEDs器件的空穴注入效率。

3d过渡金属（3d?TM， Transition metal，原子序数21~30）离子在无机发光材料领域展示了广阔的应用前景。通常，3d?TM离子在化合物中容易变价且其基态位置难以确定，这成为当前3d?TM离子激活发光材料智能设计的难点。本文综述了3d?TM离子在无机化合物中的光谱数据和第一性原理计算的光学转变能级，总结了3d-TM离子基态在无机化合物中的演化规律，给出了3d?TM离子在化合物中的变价趋势和物理本质。最后， 结合以上电子结构信息，对3d?TM离子激活发光材料的设计方式进行了展望。

晶体场理论是理解稀土/过渡金属离子在无机固体中能级结构的关键。对八面体场，能级表达式及图像解释发展得较为完善，但正四面体、立方体和立方八面体中的能级劈裂情况则需要进一步明确。本文根据微扰理论详细推导了单d电子在上述规则多面体中的晶体场劈裂。基于等键长的几何模型，给出了晶体场势的准确形式。随后构建了久期方程并通过对角化得到了劈裂后的能级。正四面体、八面体、立方体和立方八面体的晶体场劈裂大小分别为40Dq/9、90Dq/9、80Dq/9和45Dq/9。最后，d电子轨道与配位离子的相对取向关系有助于形象地理解e_g/t_2g能级在不同正多面体中的反转现象。

量子级联探测器是一种光伏型的子带间跃迁红外探测器，通过厚度渐变的啁啾量子阱中台阶状的子带分布，产生内建电场，使得有源区中的光生载流子定向输运，器件工作时无需外加偏压，避免了暗电流噪声的产生，能够实现室温长波红外响应。由于子带间跃迁吸收系数小、具有偏振选择性，量子级联探测器目前存在响应率低、对正入射响应无响应、探测率对温度敏感等问题。针对这些问题，本文介绍三种新型量子级联探测器有源区的设计，包括量子点/阱耦合、束缚-微带斜跃迁和小能量台阶有源区，在中波、长波和甚长波波段展现出优良的器件性能。