由于不规则复杂狭小空间微小渗漏难以测量，急需一种便于安装、痕量级测量、快速应答、精准定位的在线监测系统。本文设计了一种基于 Visual Basic(VB)的泄漏在线监测系统，总节点以 XC6SLX16-3CSG324I为主控芯片，子节点以 STM32F103C8T6为硬件电路的主控芯片，微系统(MEMS)金属氧化物传感器 Ccs811、Bmp180、Si7021构成数据采集电路。采集电路采用柔性电路技术，以适应狭小空间贴装，便于监测；被测泄露工质可以是纯粹的气体或含有某些挥发性物质的液态。实验结果表明，该系统可实现非接触式测量、快速传感、精确定位，并可测量到挥发性有机化合物(VOC)气体浓度为 ppb量级，实现痕量级渗漏测量。

纯有机室温磷光由于其独特的长余辉性质, 在数据加密、 防伪、 有机发光二极管以及细胞成像等应用领域引起了广泛关注。 目前, 设计具有高亮磷光和超长发光时间的有机材料仍然是一个巨大的挑战。 基于重原子效应, 设计与合成了一种纯有机室温磷光分子1,4-二溴-2,5-二氟二(9H-咔唑-9-基)苯(BFCzB), 该化合物在日光下为白色粉末, 紫外灯开、 关后发射明亮黄色磷光, 其最大激发波长为366 nm, 对应的最大发射波长为544 nm, 在590和640 nm还存在两处肩峰, 其寿命为103.55 ms, 余辉接近2 s。 为了探讨重原子引入对磷光的影响, 在(TD)DFT(含时密度泛函理论)上进行了理论模拟, 通过模拟计算可得出HOMO/LUMO的带隙仅为0.02 eV, 说明分子易被激发, 通过与相似无卤素化合物的比较, 引入卤素后能带隙的减弱证明重原子的引入有助于促进单线态和三线态间的自旋轨道耦合(SOC)和系间窜越(ISC)。 为进一步探究BFCzB超长磷光的起源, 进行了粉末X射线衍射(XRD)光谱测试以了解分子堆积模型和存在的相互作用。 对于BFCzB分子, 存在3种类型的分子内相互作用, 包括C-Br…π (3.373 1 )卤键、 C-Br…N (3.170 5 )卤键和C-F…H-C (2.587 7 )氢键。 这些相互作用有效地限制了分子的旋转与振动, 进而极大地降低了非辐射驰豫。 此外, BFCzB分子中卤素原子与相邻分子间还存在着众多分子间相互作用。 C-F与相邻分子的咔唑环形成主要的相互作用C-F…H-C (2.527 1 )氢键和C-F…π(2.933 5和3.049 4 )卤键, Br与相邻分子也存在着C-Br…H-C (2.846 6 )氢键和C-Br…π(3.531 4 )卤键相互作用。 邻近分子的咔唑基团还存在着π…π堆积(3.399 2 )。 所有这些分子内和分子间的相互作用共同抑制分子运动, 进一步抑制了三重态激子的非辐射弛豫, 实现了超长室温磷光。 该工作还通过TMB比色法验证BFCzB分子的磷光在水中猝灭时产生单重态氧(1O2), 并基于此进行光动力学抗菌实验。 本研究可为纯有机磷光分子的设计、 合成和应用提供借鉴。

Si衬底因兼具大尺寸、低成本以及与现有CMOS工艺兼容等优势, 使Si衬底上GaN基射频(RF)电子材料和器件成为继功率电子器件之后下一个该领域关注的焦点。由于力学性质与低阻Si衬底不同, 高阻Si衬底上GaN基外延材料生长的应力控制和位错抑制问题仍然困难, 且严重的射频损耗问题限制着其在射频电子领域的应用。本文简要介绍了Si衬底上GaN基射频电子材料的研究现状和面临的挑战, 重点介绍了北京大学研究团队在高阻Si衬底上GaN基材料射频损耗的产生机理, 以及低位错密度、低射频损耗GaN的外延生长等方面的主要研究进展。最后对Si衬底上GaN基射频电子材料和器件的未来发展作了展望。

本文利用金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)技术在(001)面图形化蓝宝石衬底(PSS)上生长了一种含有AlGaN-InGaN/GaN MQWs (multiple quantum wells)-AlGaN双势垒结构的高In组分太阳能电池外延材料。高分辨率X射线衍射(HRXRD)和光致发光(PL)谱分析表明，与含有AlGaN电子阻挡层的低In组分的量子阱结构太阳能电池外延材料相比，该结构材料具有较小的半峰全宽(FWHM)，计算表明:此结构材料的位错密度降低了一个数量级，达到107 cm-2；同时，有源区中的应变弛豫降低了51%；此外，此结构材料的发光强度增强了35%。研究结果表明含有AlGaN双势垒结构的外延材料可以减小有源区的位错密度，降低非辐射复合中心的数目，增大有源区有效光生载流子的数目，为制备高质量太阳能电池提供实验依据。

提出了一种基于聚二甲基硅氧烷（PDMS）的水滴型光纤挥发性有机化合物（VOC）传感器，用于检测VOC的泄漏。该传感器由一段标准单模光纤弯曲形成，其形状类似水滴，封装在PDMS中。实验通过监测传感器输出光谱的波长漂移情况来实现对VOC浓度的检测。实验结果表明：当PDMS吸收VOC时，体积膨胀，水滴型光纤结构的有效弯曲长度减小，在VOC体积分数为0~9960×10-6范围内，输出光谱发生蓝移，其灵敏度为-0.542 pm/10-6，检测精度为37×10-6，响应时间为8.3 min；当采用强度解调方法时，1539.00 nm波长处的灵敏度最大（-3.22×10^-4 dB/10-6） ，检测精度为31×10-6。

应用于掺镱(Yb)光纤激光器的半导体可饱和吸收镜(SESAM)需要具有较高的调制深度，即将较厚的砷化铟镓(InGaAs)材料作为吸收层。然而，InGaAs材料与砷化镓(GaAs)衬底之间的大失配，导致过厚的InGaAs材料质量极易恶化，影响锁模效果。因此，优化的外延结构设计和高质量的外延材料成为研制高性能SESAM的关键。本文设计了吸收层InGaAs材料总厚度分别为150 nm和300 nm的两种应变补偿多量子阱(MQW)结构的SESAM，利用金属有机化合物气相沉积(MOCVD)方法进行外延材料生长，采用光致发光光谱仪、高分辨X射线衍射仪和分光光度计对外延材料特性进行表征，优化外延材料生长参数。将研制的两种SESAM应用到线型腔掺Yb光纤激光器中，实现稳定锁模的泵浦功率分别为130 mW和120 mW，输出激光脉宽分别为18.3 ps和9.6 ps。实验结果表明，吸收层InGaAs材料厚度为300 nm的SESAM更容易实现稳定锁模并获得脉宽较窄的激光脉冲输出。

采用简单的共沉淀法制备了新型ZnSn(OH)6/SrSn(OH)6复合光催化剂。利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见-漫反射吸收光谱(UV-Vis)、N2吸附脱附、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对样品的结构、形貌和光吸收性质进行了表征，并以甲苯为目标污染物对其光催化性能进行评价。结果表明，与纯相SrSn(OH)6和ZnSn(OH)6相比，复合材料ZnSn(OH)6/SrSn(OH)6的紫外光吸收能力显著增强，光生载流子的复合效率降低，进而增强了其光催化降解甲苯的效率。复合样品ZSH/SSH-10摩尔比为10%对甲苯的降解率达到58%，是SrSn(OH)6单体的1.35倍。循环使用5次后，ZSH/SSH-10的降解率仍保持51%以上，说明该催化剂具有良好的循环稳定性。

三维结构GaN基LED能够解决二维GaN基薄膜LED中存在的量子限制斯塔克效应、效率骤降、发光波长单一等问题。基于此, 本文对三维类金字塔状GaN微米锥的发光性能进行了详细的研究。通过金属有机化合物化学气相沉积原位沉积SiNx掩模层后, 首先制备了底面尺寸为8 μm、高度7.5 μm的类金字塔状GaN微米锥, 之后在其半极性面外延生长了3个周期的InGaN/GaN多量子阱。通过阴极荧光测试发现, 类金字塔状GaN微米锥的半极性面上不同位置发光波长不同; 变功率微区光致发光测试表明, 类金字塔状GaN微米锥的半极性面在InGaN/GaN多量子阱沉积之后极化场较弱; 对InGaN/GaN多量子阱进行了透射电镜表征, 结合阴极荧光光谱的结果最终解释了In原子在类金字塔状GaN微米锥上的迁移机理。利用其半极性面不同位置发光波长不同的结构特点及光学特性, 可以制备多波长发射LED。