利用金属有机化合物化学气相沉积（MOCVD）技术，在不同晶面的蓝宝石（Al₂O₃）衬底上实现了极性（0002）面、半极性（11-22）面和非极性（11-20）面InN薄膜的外延生长，并通过多种表征手段对三个不同极性面InN薄膜的结构和光学特性进行了系统研究。X射线衍射（XRD）曲线展示了（0002）、（11-22）和（11-20）面InN较强的衍射峰，表明InN薄膜具有较高的成膜质量。通过扫描电子显微镜（SEM）表面图发现，极性（0002）面InN的表面形貌较光滑，而半极性和非极性InN表面均存在未完全合并的孔洞。光致发光（PL）光谱展示，不同极性面InN的峰值能量在0.63 eV附近，并从极性、半极性到非极性逐渐红移。此外，可见-红外分光光度计测得的透射谱显示，极性（0002）面InN的吸收边约为0.85 eV，而半极性（11-22）面和非极性（11-20）面InN的吸收边约为0.78 eV，表明极性InN具有更大的斯托克斯位移。

为了满足脉冲电场消融的应用需求，解决单极性脉冲电场分布不均匀的问题，研制了一台基于半桥结构的主电路、具有纳秒级前沿的高重复频率双极性亚微秒高压脉冲电源。该脉冲电源由FPGA提供控制信号，经过驱动芯片放大控制信号后，利用光耦隔离驱动多个SiC MOSFET。驱动电路所需元器件较少，信号控制时序简单，可提供负压偏置，使开关管可靠关断，提高了电路的抗电磁干扰能力，使电源能稳定运行。通过电阻负载实验，对比分析了不同栅极电阻对驱动电压的影响，驱动电压上升沿时间越短对应的双极性高压脉冲前沿越快。实验结果表明：所设计的高频双极性脉冲电源在100 Ω纯阻性负载上能够稳定产生重复频率双极性纳秒脉冲，输出电压0～±4 kV可调，脉宽0.2～1.0 μs可调，正负脉冲相间延时0～1 ms可调，上升沿和下降沿60～150 ns之间。该双极性脉冲电源电路设计结构紧凑，能满足应用的参数需求。

氮化镓作为第三代照明器件材料相较于第一代硅与第二代砷化镓在性能上有了很大提高，基于氮化镓的Micro-LED器件也愈发被人们所关注。然而由于在传统c面上生长的LED其自身所固有的一些缺陷往往在实际应用中发射效率不高，如存在量子限制斯塔克效应、绿色间隙、载流子传输等问题。基于非极性或半极性的LED没有极化电场，具有较强的内量子效率，电子和空穴复合机率大等优点，对非极性和半极性Micro-LED器件的研究与应用引起了人们很大的兴趣。本文对非极性和半极性Micro-LED器件研究现状进行综述。首先从量子限制斯托克效应、绿色间隙、载流子传输、效率下降4个方面介绍了非极性和半极性氮化镓基材料的优势。接着针对缺陷位错、增加光提取效率与在不同电流密度下实现全彩显示等问题，介绍了芯片成形、图案刻蚀与阵列这3种技术，最后对Micro-LED作为下一代显示引领者进行了展望。希望对Micro-LED今后的研究有所帮助。

百千伏高压直流电源广泛应用于电子束产生与应用领域。高压直流电源电压纹波是影响束流品质的重要因素之一。某型等效阻抗为4 MΩ的电子枪对加载电压提出峰峰值高压纹波不超过0.06%，同时实现较小高压储能以减小打火时电子枪损伤风险，基于全桥逆变和双极性Cockcroft-Walton倍压电路设计了一种不对称电容布局的高压直流电源，在分析储能与纹波、倍压效率关系基础上给出了倍压电路参数简化设计方法，实验结果表明，不额外采用滤波网络，在25 kHz逆变频率、100 kV/25 mA输出条件下纹波系数优于0.06%，相比于传统设计方法，所需高压储能可降低12%以上。

根据大容量能库型装置双极性充电电源对采样电路的高鲁棒性、正负极性均可控等要求，研制了一种隔离电压大于30 kV、隔离转换电压误差小于0.1%的正负双极性直流高压隔离采样电路。采用电压/频率、频率/电压转换方法，通过光纤、变压器隔离等措施，实现了正负双极性直流高压同时隔离采样，解决了目前双极性直流高压电源存在的正负极性电压不平衡、控制信号与高功率系统地隔离不完全问题，提高了电源的抗电磁干扰能力。该电路在±10 kV双极性充电输出时，正负极性电压偏差小于0.1%，100多台充电电源在18.3 MJ脉冲装置放电产生的复杂电磁干扰环境下可靠稳定运行。

基于单光子探测的距离选通成像系统中，需发射短脉冲激光并进行发射器和接收器之间的同步控制，使探测器工作在光子计数模式并在时间上进行积分，以完成成像操作。为了获得满足系统要求的短脉冲激光，同时减小系统体积、降低系统成本，本文提出将基于射频双极晶体管和基于阶跃恢复二极管SRD(结合短路传输线)两种产生窄脉冲电路应用于单光子距离选通成像系统。介绍了二者的原理与设计方法，进行了仿真验证、实物制作及测试，对脉冲发生器的特点、影响脉宽幅值的因素进行了分析。实物测试结果表明，基于晶体管方式可以产生上升时间为903.5 ps、下降时间为946.1 ps、脉冲宽度为824 ps、幅度为2.46 V的窄脉冲。基于SRD方式可以产生上升时间为456.8 ps、下降时间为458.3 ps、脉冲宽度为1.5 ns、幅度为2.38 V的窄脉冲，二者重复频率皆可达到50 MHz。利用这两种设计方法的任何一种配合外部电流驱动激光二极管都能够获得性能优良的短脉冲激光输出。

针对紧凑型高功率脉冲驱动源的重复频率充电需求，开展了基于LC全桥串联谐振原理的恒流充电技术研究，并根据紧凑型Marx脉冲功率源的工作方式开展了电源关键参数设计，完成了一种正负双极性充电的紧凑型高压电源研制，实现20 ms内对单边等效负载电容为0.15 μF的双极性Marx驱动源充电至±45 kV，平均充电功率大于15.5 kW。该电源采用单个高频高压变压器实现了正负双极性高电压同步输出；采用变压器、整流电路、隔离保护电路、电压检测电路一体化绝缘封装设计，既减小了装置体积又降低了高压绝缘风险；通过隔离保护、电磁屏蔽等设计有效解决了Marx发生器放电过程中瞬时高压信号对电源控制系统的干扰和损伤。