针对现有激光软钎焊流水线上焊点缺陷检测设备成本高和传统算法检测速度慢的问题，提出了一种能部署在激光软钎焊设备上的改进YOLOv5s焊点缺陷检测算法。通过引入GhostNetV2卷积方式对骨干网络进行轻量化改进，减少了原网络模型的参数量，提高了网络模型的检测速度；同时引入全维动态卷积模块，提升了网络模型的特征提取能力，提高了网络模型的检测精度。实验结果表明：对YOLOv5s模型进行改进后，其网络参数量较原模型下降了23.89%；模型在自制的激光软钎焊焊点缺陷数据集和验证集上的均值平均精度达到了95.0%，相比原模型提高了1个百分点；实验平台上检测速度较原模型提高了12.62 frame/s。最后，在激光软钎焊设备上部署了所提算法，设备基本能够检测出相应的焊点缺陷，并且运行速度达到42.2 frame/s，基本达到了激光软钎焊实时焊点缺陷检测的应用需求。

针对硅基材料在1319 nm激光辐照下产生带外响应的问题，研究了硅材料中的本征点缺陷对响应特性的影响。根据第一性原理建立了晶胞模型，比较了几种典型点缺陷状态下硅材料的能级分布特性，在此基础上分析了本征点缺陷对硅材料光电响应特性的影响。结果表明：空位和自间隙原子两类缺陷都能够改变硅材料的能带结构和响应特性。532 nm激光辐照时，硅基光敏单元的输出饱和阈值明显降低。当辐照波长为1319 nm时，硅材料产生明显的带外响应，其中贡献最大的是四面体间隙缺陷。此时材料带隙消失，吸收系数高达50391 cm^-1，折射率减小约25.99%，因此硅材料在1319 nm处的量子效率值最大，导致光电响应最为强烈，输出饱和阈值最小，为0.0015 W·cm^-2。

大尺寸直拉单晶硅的“增效降本”是当前光伏企业急需解决的问题。本文采用有限元体积法对φ300 mm直拉单晶硅生长过程分别进行稳态和非稳态全局模拟, 研究提高拉晶速率对直拉单晶硅生长过程中的固液界面、点缺陷分布以及生长能耗的影响。结果表明: 拉晶速率提高为1.6 mm/min时固液界面的偏移量为33 mm, 不会影响晶体的稳定生长; 拉晶速率对晶体中点缺陷的分布起决定性作用, 提高拉晶速率不仅能降低自间隙点缺陷的浓度, 而且使晶棒内V/G始终高于临界值; 且拉晶速率对功率消耗影响较大, 提高拉晶速率后晶体生长时间减少了46.4%, 单根晶体生长消耗功率降低了约4.97%。优化和控制适宜的拉晶速率有利于低成本地生长特定点缺陷分布甚至无点缺陷单晶硅, 为提高大尺寸直拉单晶硅质量、降低生产能耗提供一定的理论支持。

采用固相反应法制备铜铁矿结构的CuAl1-xMgxO2 (x=0、0.005、0.01、0.02、0.03、0.04)多晶，研究了Mg掺杂对CuAlO2多晶结构和性能的影响。Mg掺杂量x从0增加到0.02，样品均为菱方R3m单相，密度依次提高；所有样品呈半导体的热激活电输运行为，x=0.02样品在室温下的电阻率是未掺杂样品的1/19，热激活能显著下降(x=0时，ρ300 K~5.54 Ω·m，Ea~0.328 eV；x=0.02时，ρ300 K~0.29 Ω·m，Ea~0.218 eV)，载流子浓度增加1个量级，主要因为Mg2+取代Al3+，引入新的受主能级。x>0.02时，MgAl2O4尖晶石杂相出现，使其电导率和热导率降低。CuAl1-xMgxO2多晶的晶格热导率在总热导率中占绝对优势，且随温度升高(300~500 K)而下降，晶格热导Callaway模型模拟表明，所有样品的热阻主要源于点缺陷-声子散射。与x=0相比，x=0.02样品的室温热导率增大1倍(κ~13.065 0 W/(m·K))，声速增大，点缺陷-声子散射减弱，分析认为掺Mg形成强的Mg-O键，提高了晶体的弹性模量和声子频率，减弱了本征点缺陷、Mg掺杂引起的质量波动和应变场波动对声子的散射，同时Mg掺杂样品的密度提高也有利于增加热导率。

离子激发发光(Ions beam induced luminescence,IBIL)可以实时原位分析不同温度、不同离子辐照条件下材料内部点缺陷的演变行为。本文利用2 MeV H+研究了300, 200, 100 K温度下ZnO单晶内部点缺陷发光及其随注量的演变行为。实验中发现ZnO深能级发射和近带边发射, 结合Voigt分峰与XPS实验结果, 确定红光(1.75 eV)与VZn相关, 橙红光(1.95 eV)来自Zni到Oi跃迁; 对于与VO相关的绿光(2.10 eV), 其红移可能由于温度降低导致更多电子由导带释放到Zni。峰中心位于3.10 eV和3.20 eV近带边发射分别来自于Zni到价带的跃迁和激子复合, 红移原因分别为Zni附近局域化能级和带隙收缩。利用单指数公式对发光强度进行拟合, 获得的衰减速率常数(f)可以表征缺陷的辐射硬度, 对比发现深能级发射峰在200 K时辐射硬度最大, 而近带边发射峰在300 K时辐射硬度最大。

空心光束是一种重要的结构光, 是光场调控研究领域的热点之一。拉盖尔-高斯光束是一种典型的空心光束, 因其螺旋状相位且携带轨道角动量, 因而也被称为涡旋光。涡旋光在光通信、量子纠缠和超分辨成像等领域有着极高的应用价值。本研究以全固态两镜凹平腔 Nd: YVO4 激光器作为实验平台, 通过在输出平面镜上制造点缺陷, 达到抑制低阶高斯模式起振, 从而获得高阶拉盖尔-高斯涡旋激光输出的效果。在连续波情况下, 最高获得了 16 阶涡旋激光输出; 在吸收功率为 3.3 W 时, 获得最高功率为 280 mW, 激光斜效率为 18.6%。进一步通过在谐振腔中插入 Cr:YAG 可饱和吸收体, 首次演示了具有正反手性的拉盖尔-高斯同时被动调 Q 脉冲激光, 稳定输出的最短脉冲宽度约为 232 ns, 相应的脉冲重复频率约为 229.1 kHz。本研究表明点缺陷镜是一种稳定可靠的直接产生高阶涡旋光的手段, 并且可以与被动调 Q 等固体激光技术结合产生不同运转方式的空间结构光束。

ZnGeP2晶体在1~2.5 μm有几个吸收峰，此波段的吸收峰主要是由于点缺陷VP、GeZn和VZn引起的，这些光学吸收严重影响ZnGeP2晶体在光参量振荡器中的应用性能。针对ZnGeP2在此波段的光学吸收，基于电子-原子核散射理论，通过理论计算模拟电子辐照来寻找合适的辐照条件，对布里奇曼法生长出的ZnGeP2单晶分别进行退火热处理和电子辐照处理，并采用红外光谱仪和综合物理性能测量系统测试不同条件下ZnGeP2晶体的红外吸收光谱、霍尔系数和载流子浓度。结果表明退火热处理能有效减少ZnGeP2晶体在1.2 μm和1.4 μm附近的光学吸收，而电子辐照处理有利于减少ZnGeP2晶体在2.0 μm附近的光学吸收，实验结果与计算结果一致。

对GaN器件制备过程中AlN缓冲层相关的电活性缺陷进行了C-V和深能级瞬态谱(DLTS)研究。C-V研究结果表明, 制备态Ni-Au/AlN/Si MIS器件中, 靠近AlN/Si界面处的掺杂浓度为4.4×1017cm-3, 明显高于Si衬底的1.4×1016cm-3, 意味着制备态样品中Al原子已经向衬底硅中扩散。采用退火工艺研究了GaN器件制备过程中的热影响以及热处理前后电活性缺陷在硅衬底中的演变情况, 发现退火处理后, Al原子进一步向衬底硅中更深处扩散, 扩散深度由制备态的500nm左右深入到1μm附近。DLTS研究结果发现, 在Si衬底中与Al原子扩散相关的缺陷为Al-O配合物点缺陷。DLTS脉冲时间扫描表明, 相比于制备态样品, 退火态样品中出现了部分空穴俘获时间常数更大的缺陷, 退火处理造成了点缺陷聚集, 缺陷类型由点缺陷逐渐向扩展态缺陷发展。