温度是表征物理化学性质的最基本参数之一，精确的温度测量对于现代科学技术发展起着至关重要的作用。传统基于稀土离子热耦合能级对（TCLs）能量传递的荧光温度传感器因TCLs之间能量差的限制存在测温灵敏度低及信号区分困难等问题。为寻求更优的解决方案，本研究探索了氧空位缺陷发光在荧光温度传感器领域的应用前景。本文通过高温固相法合成了BaMgSiO₄陶瓷，由于在高温烧结过程中有少量Ba²⁺和Mg²⁺蒸发，陶瓷中会产生氧空位以保持材料电中性。这些氧空位所形成的缺陷能级在332 nm紫外光激发下，发射出372，400，527 nm三种波长的发射光。这三种发射光强度对温度有着不同的敏感性，使得其能够良好应用于荧光温度传感领域。其中，I₃₇₂和I₅₂₇组成的温度传感系统相对测温灵敏度在298 K时为2.90%·K^-1，高于传统TCLs荧光温度传感器的测温灵敏度，突破了TCLs温度传感器的灵敏度天花板。另外，由于372 nm和527 nm波长相差较大，使得BaMgSiO₄陶瓷有着室温下绿光发射到458 K高温下蓝光发射的显著变化，实现了温度监控可视化。因此，BaMgSiO₄陶瓷因其独特的氧空位缺陷发光特性，为开发荧光温度传感器提供了一种高精度和可视化的新选择，为荧光温度探测技术提供了一条新思路。

本研究通过γ辐照与氮掺杂协同调控改性制备石墨炔，将二维石墨炔转变为一维管状结构并作为基底负载铁纳米粒子用于燃料电池阴极氧化还原反应（ORR）。运用扫描电镜、X射线衍射、拉曼光谱、等温氮气吸附和其他表征手段，对制备出的复合材料的表面形貌、元素组成、结晶结构、缺陷程度等进行了表征分析。在碱性溶液中，采用循环伏安测试、线性扫描伏安测试、电化学交流阻抗谱测试等电化学测试方法分析制备催化剂的ORR性能、动力学以及稳定性。结果表明：经γ射线辐照后，氮掺杂石墨单炔负载铁纳米粒子（NGY-Fe）催化剂具有更大的比表面积（411.3 m²/g）和多级孔结构，利于暴露出活性中心，O₂渗透屏障也有所下降，NGY-Fe的ORR活性显著提高，尤其是在稳定性与耐甲醇性上远优于市售的商业Pt/C催化剂。

通过γ射线辐照技术引入“自掺杂”缺陷，优化硬碳层间尺寸和孔结构。通过扫描电镜、X射线衍射、拉曼光谱、等温氮气吸脱附等方法探究了吸收剂量对硬碳层间距与内部缺陷、无序结构的影响；通过恒电流充/放电研究了材料的电化学性能。结果表明：较低剂量辐照会提升硬碳表面结晶度，而随着吸收剂量的增加，硬碳无序结构增多，辐照后硬碳电化学性能得到明显改善。在140 kGy剂量辐照下，硬碳呈现出425.343 m²/g的高比表面积，硬碳在30 mA/g能够提供300 mAh/g的储钠容量，在1 A/g大电流密度容量仍然保持在195 mAh/g，对比未辐照处理的硬碳，电极容量提高了3倍，并且在大倍率充/放电过程中保持优良的稳定性能。这项工作为设计先进的纳米材料及缺陷工程在储能领域的应用提供了新的途径和思路。

Unlike conventional topological edge states confined at a domain wall between two topologically distinct media, the recently proposed large-area topological waveguide states in three-layer heterostructures, which consist of a domain featuring Dirac points sandwiched between two domains of different topologies, have introduced the mode width degree of freedom for more flexible manipulation of electromagnetic waves. Until now, the experimental realizations of photonic large-area topological waveguide states have been exclusively based on quantum Hall and quantum valley-Hall systems. We propose a new way to create large-area topological waveguide states based on the photonic quantum spin-Hall system and observe their unique feature of pseudo-spin-momentum-locking unidirectional propagation for the first time in experiments. Moreover, due to the new effect provided by the mode width degree of freedom, the propagation of these large-area quantum spin-Hall waveguide states exhibits unusually strong robustness against defects, e.g., large voids with size reaching several unit cells, which has not been reported previously. Finally, practical applications, such as topological channel intersection and topological energy concentrator, are further demonstrated based on these novel states. Our work not only completes the last member of such states in the photonic quantum Hall, quantum valley-Hall, and quantum spin-Hall family, but also provides further opportunities for high-capacity energy transport with tunable mode width and exceptional robustness in integrated photonic devices and on-chip communications.

本文利用分子束外延技术在GaAs（211）B衬底上外延CdTe（211）薄膜，系统研究不同工艺条件对CdTe 外延薄膜的表面形貌和光学性质的影响。研究表明，在一定的生长温度下，在Te气氛下生长CdTe薄膜，增加CdTe：Te的束流比，可显著降低CdTe表面金字塔缺陷的尺寸和密度，当CdTe 和Te束流比为6.5时，金字塔缺陷几乎消失，材料的表面平整度显著改善，X射线衍射（XRD）也表明CdTe晶体质量显著提高。进一步的拉曼光谱表明，随着CdTe和Te束流比的增加，Te的A₁峰减弱，CdTe LO和TO声子峰强度比增强。低温光致发光光谱（PL）研究也表明随着CdTe和Te束流比的增加，Cd空位的减少可以使与杂质能级相关的深能级区域的峰强降低，与此同时和晶体质量相关的自由激子峰半峰宽减少，材料的光学质量明显改善。该研究为探索CdTe/GaAs外延材料的理想的工艺窗口以及相关机理，并为进一步以此为缓冲层外延高质量HgCdTe材料提供基础。