异质结带隙渐变使锗硅异质结双极晶体管 (SiGe HBT)具有良好的温度特性，可承受-180~+200 ℃的极端温度，在空间极端环境领域具有诱人的应用前景。然而，SiGe HBT器件由于材料和工艺结构的新特征，其空间辐射效应表现出不同于体硅器件的复杂特征。本文详述了 SiGe HBT的空间辐射效应研究现状，重点介绍了国产工艺 SiGe HBT的单粒子效应、总剂量效应、低剂量率辐射损伤增强效应以及辐射协同效应的研究进展。研究表明，SiGe HBT作为双极晶体管的重要类型，普遍具有较好的抗总剂量和位移损伤效应的能力，但单粒子效应是制约其空间应用的瓶颈问题。由于工艺的不同，国产 SiGe HBT还表现出显著的低剂量率辐射损伤增强效应响应和辐射协同效应。

研究了P型帽层和共源共栅(Cascode)结构氮化镓(GaN)功率器件高/低剂量率辐照损伤效应。试验结果表明,P型帽层和Cascode结构GaN功率器件都不具有低剂量率损伤增强效应(ELDRS); Cascode结构GaN功率器件总剂量辐照损伤退化更明显; P型帽层结构的GaN功率器件抗总剂量能力较强。分析了二者的退化机制。试验结果为GaN功率器件空间应用提供了有益参考。

表面增强拉曼光谱(Surface Enhanced Raman Spectroscopy, SERS)技术与针尖增强拉曼光谱(Tip Enhanced Raman Spectroscopy, TERS)技术常用于解决电化学表面和界面上的问题, 研究细胞生物体系。利用表面等离子基元的效应, 通过设计特殊的纳米材料可以获得更高的信号增强效果。为了提高空间分辨率, 针尖增强拉曼技术利用针尖处高度局域的光电场, 可将空间分辨率推进到2~5 nm。另外, 通过发展单粒子的检测方法, 研究了单粒子的生长以及相互作用的过程。在材料表面, 可获得每一个位点的特征光谱, 实现了同时跟踪整个表面的反应以及变化。并通过该方法, 研究了微观粒子以及宏观表面化学反应中的区别和联系。随着SERS在灵敏度、选择性、重现性、时间和空间分辨率等方面的进一步提高, SERS将在生物和医学领域得到更重要的应用。

为了减弱金属基底对表面增强荧光的淬灭效应, 设计了增强效果更好的荧光增强基底。采用化学生长二氧化硅的方法对纳米多孔金 (NPG)表面进行修饰, 避免荧光分子和 NPG表面直接接触引起的淬灭效应, 在 SiO2@NPG表面分别组装上罗丹明 6G(R6G)和辐射中心波长为 700 nm的量子点 (QD 700)。通过探测分析荧光光谱, 可以得出: 二氧化硅包覆的基底可以使表面增强荧光得到显著的增强, 并且二氧化硅厚度对荧光强度有调节作用; 在基底增强量子点荧光信号的同时, 量子点和 NPG之间还出现非辐射的能量转移现象, 二氧化硅的厚度对能量转移同样有调节作用, 厚度约为 5 nm时能量转移现象最显著。本实验为基于荧光能量转移的检测以及设计更好的荧光增强基底提供了参考。

α-熊果苷是一种能够止咳平喘的植物提取物, 有关它与蛋白质的相互作用及作用机理报道较少。 应用光谱学与分子对接技术研究了在不同条件下α-熊果苷与人血清白蛋白(HSA)的相互作用。 研究结果显示: 随着α-熊果苷浓度的增大, HSA荧光强度得到了显著增强并且荧光光谱发生了蓝移。 利用荧光增敏的各种有关方程求得了α-熊果苷在不同温度下与HSA作用的结合常数, 通过范特霍夫方程计算HSA与α-熊果苷相互作用过程中的ΔH=-23.29 kJ·mol-1和ΔS=40.96 J·mol-1·K-1, 说明α-熊果苷与HSA之间的主要作用力是氢键和疏水作用力。 通过紫外吸收光谱、 同步荧光光谱、 三维荧光光谱等光谱学方法研究发现α-熊果苷使HSA的构象发生改变。 通过HSA与α-熊果苷作用前后圆二色二级结构的定量分析可得知, HSA与α-熊果苷复合物的形成使蛋白质螺旋稳定性降低。 最后应用分子对接实验, 验证了α-熊果苷与HSA间的相互作用位点在HSA的siteⅡ(亚域ⅢA), α-熊果苷能通过氢键和疏水作用力等多种作用力很好的结合在亚域ⅢA的疏水腔中。 从实验中获得的数据能够阐明α-熊果苷对HSA的作用机制, 同时能够有助于理解α-熊果苷在人体的储藏运输过程中对蛋白质功能的影响。

本文利用密度泛函理论研究了糠醛分子的拉曼光谱和Furfural-MX（M＝Ag,Au,Cu）复合物的表面增强拉曼光谱。在单个糠醛分子的拉曼光谱中,计算出各拉曼峰的振动模式,并结合分子电荷密度和静态电势图分析了峰位偏差的具体原因。研究了Furfural-MX复合物的原子数量和种类对糠醛SERS化学增强因子的影响和相应电荷转移的改变。本研究加深了人们对糠醛分子表面增强拉曼散射电荷转移效应的认识。

设计了一种10 m掺铥光纤级联于3 m大模场光子晶体光纤末端的结构，利用400 fs、1 550 nm脉冲光产生孤子自频移，在入射光功率相同的情况下，掺铥光纤末端的孤子频移量比大模场光纤末端多100~150 nm，平均多30%左右.孤子与泵浦光在掺铥光纤末端的输出光谱表明，残留泵浦光作用于Tm3+，在1.8~2.1 μm范围产生受激辐射，从而增强了拉曼效应，导致孤子自频移增强.实验结果揭示了一种增强孤子自频移效应的方法，对于了解孤子在光纤中频移特性和提高基于孤子自频移的可调谐光源的调谐范围等具有参考意义.

在飞秒单脉冲激光损伤 HfO2/SiO2薄膜样品实验中, 随着激光能量密度升高, 膜层从缺陷导致的点损伤发展到整层剥落, 损伤区域轮廓由模糊变清晰.研究表明, 尺度在纳米量级的颗粒缺陷会产生局部的场增强效应, 该效应与薄膜干涉场叠加, 造成了阈值损伤阶段损伤区域出现大量损伤点, 且由于飞秒激光对包括缺陷在内的薄膜材料的本征损伤特性, 使其损伤行为较为确定, 随着激光能量的提升, 薄膜出现更大面积的规则烧蚀区, 此时干涉场的作用上升到主导地位, 膜层的整层剥落行为掩盖了缺陷的诱导作用.

对电荷耦合器件进行了不同剂量率的γ辐照实验, 通过多种参数的测试探讨了剂量率与电荷耦合器件性能退化的关系, 并对损伤的物理机理进行分析。辐照和退火结果表明: 暗信号和暗信号非均匀性是γ辐照的敏感参数, 电荷转移效率和饱和输出电压随剂量累积有缓慢下降的趋势; 暗场像素灰度值整体抬升, 像元之间的差异显著增加; 电荷耦合器件的暗信号增量与剂量率呈负相关性, 器件存在潜在的低剂量率损伤增强效应。分析认为, 剂量率效应是由界面态和氧化物陷阱电荷竞争导致的。通过电子-空穴对复合模型、质子输运模型和界面态形成对机理进行了解释。