研究了稀土氟化物纳/微米材料的设计合成、形貌控制、形成机制以及发光性质。发展了一种简单、整体、没有模板、环境友好的水热方法合成系列稀土氟化物, 即用有机添加剂柠檬酸钠(Na3C6H5O7·2H2O)作为配位剂和形貌控制剂，通过改变氟源(NaF, NH4F或NaBF4)和最初溶液的pH值，得到了具有不同成分、晶体结构、尺寸和形貌的稀土氟化物，包括 REF3 (RE=La～Lu, Y)以及六方相和立方相的NaREF4 (RE=Y, Yb, Lu); 最重要的是首次研究了具有各种晶体结构和形貌的镱、镥氟化物的可控合成。对各种产物可能的形成机理进行了合理、系统的讨论，并对各种基质中Eu3+, Tb3+掺杂的下转换和Yb3+/Er3+, Yb3+/Tm3+共掺杂的上转换发光性质进行了详细的研究。

利用快速燃烧合成方法制备了Sr2SiO4∶Eu3+纳米材料。用X射线粉末衍射、 扫描电镜、稳态激发与发射光谱、高分辨发射光谱、位置选择激发光谱和发光衰减等测量对材料的结构、形貌和光致发光性质进行了研究。分析结果表明，通过二甲酰肼的快速燃烧，在800 ℃条件下反应3 min即可制得颗粒尺寸在80～100 nm左右的α-Sr2SiO4∶Eu3+纳米材料，在紫外线激发下，所合成的样品具有良好的发光性能。由于纳米材料中表面格位的存在，Eu3+的局域环境变得十分复杂，其发光寿命与体材料相比有明显的下降，并且发光衰减呈现由单指数衰减向双指数衰减转变的趋势。

使用自组装法制备了蛋白石结构二氧化硅纳米球三维光子晶体，并对样品在150, 300, 450 ℃温度下进行了热处理。随热处理温度的升高，光子晶体禁带中心波长出现22.5 nm的蓝移，且禁带宽度变窄。对于在450 ℃热处理的样品，其测量的禁带中心波长为572.5 nm ，与理论计算结果有较大差异。引起样品光学特性变化的原因是热处理后二氧化硅球体形变和重构。进一步分析了小球形变对样品光学特性的影响，根据实验结果，修正了计算模型。利用修正后的模型计算样品禁带中心波长为558nm，和实验结果符合良好。

采用水热合成工艺低温制备了Mn2+掺杂的Zn2SiO4发光材料，采用X射线衍射(X-ray diffraction，XRD)、扫描电子显微镜(Scanning electron microscope, SEM)对样品的结构和形貌进行观察，并以此分析了水热过程中Zn2SiO4的形成机制。采用吸收光谱、荧光光谱对其光吸收及光致发光性能进行分析。测试结果表明: 水热220 ℃反应6 d基本可获得完全的Zn2SiO4，产物为短棒状，宽度约为0.25 μm，长度约为1 μm。吸收光谱显示产物在380, 250, 220 nm处存在光吸收，并且在253 nm紫外光激发下产生强烈的522 nm绿色发光。

采用Pechini法合成了La6WO12∶Eu3+纳米荧光粉。分别用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TG-DTG)、反射光谱，荧光光谱和发光衰减曲线对样品进行了表征。该荧光粉可以被395 nm的近紫外光有效激发，进而得到峰值波长位于615 nm(电偶极跃迁5D0→7F2)左右的红光发射。将该荧光粉与聚乙烯醇(PVA)水溶液混合均匀，通过静电纺丝法可制得荧光纳米纤维膜，并分别采用SEM，荧光光谱和反射光谱对所得荧光纳米纤维膜进行了表征。结果表明La6WO12∶Eu3+荧光纳米粉末可以复合PVA得到荧光纳米纤维膜，并可以被氮化铟镓(InGaN)或氮化镓(GaN)发光二极管有效激发而产生红色发光。

采用高温固相法合成了一系列新型绿色FED(Field Emission Display)荧光粉MSi2N2O2∶Eu2+(M=Sr，Ba)，研究了该荧光粉在不同电压和电流密度下的发光特性。在电子束激发下，SrSi2N2O2∶Eu2+的发射主峰位于541 nm，属于黄绿光发射; BaSi2N2O2∶Eu2+的发射主峰位于492 nm，属于蓝绿光发射。BaSi2N2O2∶Eu2+的电流饱和性能要比SrSi2N2O2∶Eu2+好。但在相同电流密度的激发下，SrSi2N2O2∶Eu2+的发光强度明显高于BaSi2N2O2∶Eu2+，因此，SrSi2N2O2∶Eu2+更适合应用于FED中。

采用高温熔融急冷法制备了系列Er3+/Tm3+共掺杂的Ga5Ge20Sb10S65玻璃，测试了样品的吸收光谱，以及分别在980 nm 和800 nm LD激发下样品的荧光光谱。运用Judd-Ofelt理论计算了Er3+离子在Ga5Ge20Sb10S65玻璃中的强度参数Ωi (i=2,4,6)、自发辐射跃迁几率A和辐射寿命τ 等光谱参数。掺杂Tm3+离子主要是为了降低Er3+∶4I13/2的能级寿命，这是因为Er3+∶4I13/2→Tm3+∶3F4两个能级之间发生了能量传递，从而增加Er3+离子在4I11/2能级与4I13/2能级之间发生粒子数反转的可能。结果表明,Er3+/Tm3+共掺杂Ga5Ge20Sb10S65玻璃随着Tm3+离子浓度的增加，2.76 μm处的中红外荧光先增强，然后有所减弱。

以CaCl2、K2B4O7和Nd2O3为原料，采用易于工业化、无污染的水溶液法反应合成碱-碱土金属硼酸盐K2O·CaO·4B2O3·12H2O∶Nd3+晶体，利用X射线衍射、红外光谱、扫描电镜、荧光分光度计等现代分析测试手段，对所合成晶体进行了分析和表征。结果表明，所制备的K2O·CaO·4B2O3·12H2O∶Nd3+晶型发育良好、形貌规整。基质本身具有上转换发光特性，K2O·CaO·4B2O3·12H2O∶Nd3+的发光强度较基质弱。当激发源为828 nm时，材料呈橙红色光。

采用倒置结构顶发射蓝光器件和非掺杂型红光染料NPAMLI制备了TWOLED，研究了器件结构和光电性能的关系，器件结构为Glass/Al/Cs2CO3/Alq3/AND/NPB/MoO3/Au/Alq3/NPAMLI。NPAMLI的吸收谱与ADN的发光谱有较大的重叠，NPAMLI能够吸收ADN发出的部分蓝光并发射红光。实验中改变NPAMLI的厚度来调节器件发光颜色，当NPAMLI的厚度为300 nm时，器件的最高效率为1.25 cd/A (0.71 lm/W)，发光色坐标为(0.330, 0.292)。

以1,3,5-tri(9H-carbazol-9-yl)benzene (TCzP)为主体材料，制备了FIrpic掺杂的高效有机电致蓝光双发光层器件，最大亮度为11 957 cd/m2; 最大电流效率为18.8 cd/A; 色坐标为(0.17，0.37); 光谱峰值位于472 nm，在496 nm处有一肩峰; 即使在1 000 cd/m2 下，其效率仍为13.5 cd/A。研究结果表明: 作为主体材料，较高的三重态能量和较高的带隙对于获得高效蓝色磷光器件非常重要。

将不同浓度的NPB掺杂到一种新型有机电致发光材料Zn(4-TfmBTZ)2层中制备了有机电致白光及近白光器件，发现NPB浓度不仅影响器件的发光效率，而且影响器件的色度和显色指数。随着Zn(4-TfmBTZ)2层中NPB摩尔分数从0%～10%逐渐增加，电致激基复合物的发射逐渐增强，器件发光效率先增加后减小，在相同电压下的发光颜色由蓝白到白逐步变为黄白。NPB掺杂摩尔分数为5%时, 器件性能最优，在6～9 V的电压下，器件的色坐标变化范围为(0.28～0.32，0.33～0.35)，显色指数为83.3～91.2, 最大电流效率为0.87 cd/A。

采用激射波长为850 nm的AlGaInAs/AlGaAs梯度折射率波导分别限制增益量子阱结构的外延片，设计并制备了具有条形结构和锥形结构的半导体激光器。在输出功率同为1 W时，锥形激光器的发散角、光束传播因子和亮度分别为4°、2.8和9.9 MW·cm-2·sr-1，远好于条形激光器的6°、9.2和3.0 MW·cm-2·sr-1。当外加3 A的脉冲电流时，锥形激光器峰值功率达到1.40 W，斜率效率为0.58 W/A，电光转换效率为30%。实验结果表明，锥形激光器可以在保证大功率输出的前提下，具有更高的光束质量。

为提高高功率垂直腔面发射激光器(VCSEL)光电性能，对氧化限制型高功率VCSEL湿法腐蚀工艺进行了实验研究。实验中采用H3PO4系溶液替代以往制备此类器件常用的H2SO4系溶液作为高功率VCSEL外延片的腐蚀液，利用扫描电镜(SEM)研究了腐蚀后外延片氧化窗口的腐蚀形貌变化与腐蚀液浓度的关系，消除了以往采用H2SO4系溶液腐蚀时，高功率VCSEL氧化层侧壁出现的“燕尾”结构; 通过改变湿法腐蚀工艺的外部温度条件和腐蚀液的浓度配比，实验研究了高功率VCSEL湿法腐蚀速率规律，最后得出了制备高功率VCSEL时湿法腐蚀工艺的最佳外部温度条件与腐蚀液的最佳浓度配比。

研制了4种不同表面钝化类型Si衬底GaN基绿光LED，分别标记为样品A、B、C、D。样品A无钝化层，样品B为台面SiON钝化，样品C为侧面SiON钝化，样品D为台面和侧面均钝化。将4种样品进行了常温60 mA(电流密度312 A/cm2)下168 h的加速老化，并对比了老化前后的I-V和光衰等特性。结果表明: 侧边的SiON钝化层可有效抑制有源区内非辐射复合缺陷的增加，从而有效降低器件老化后的漏电流和光衰。与台面上的SiON相比，侧边的SiON对钝化起到了决定性作用。

用湿氧化法在单晶硅表面生长了非晶态SiO2薄膜，再用高能Pb和Xe离子对薄膜进行辐照，最后用荧光光谱分析了辐照参数(剂量、电子能损值)与发光特性改变的相关性。研究发现，快重离子辐照能显著影响薄膜的发光特性，进一步分析显示，辐照导致了SiO2薄膜内O—Si—O缺陷、缺氧缺陷和非桥式氧空位缺陷的产生，且缺氧缺陷和非桥式氧空位缺陷的数量会随Pb离子辐照剂量的增加而增多，而O—Si—O缺陷和缺氧缺陷的形成需要较高的电子能损值。

采用低压金属有机化学气相淀积(LP-MOCVD)技术，在InP (100)衬底上生长In0.82Ga0.18As，研究生长温度对In0.82Ga0.18As材料表面形貌、结晶质量和电学性能的影响。利用InP(100)衬底与In0.82Ga0.18As材料晶格失配所产生的应变，在不同的生长温度下应变释放程度不同，进而在In0.82Ga0.18As表面形成不同类型的缓冲层。分析不同的缓冲层对外延层In0.82Ga0.18As的影响，从而优化出最佳的生长温度。

利用插入化学法，将金属卟啉配合物——四苯基卟啉合银(Ⅱ)，组装到改性磷酸锆(十二烷基三甲基铵磷酸锆) 无机层状物中。配合物与改性磷酸锆作用后，层状框架的层间距由3.00 nm调整到1.96 nm, 卟啉的Soret吸收带和发射光谱都出现明显的位移，其中最大吸收由421 nm红移到429 nm，最大发射由651 nm红移到655 nm。尤其是揷层组装悬浮液的荧光强度同金属卟啉的水溶液相比大大增强，当配合物浓度为4 μmol·L-1时，荧光强度增加了几乎10倍。这种改性磷酸锆作为框架有助于提高金属卟啉配合物的荧光性能。

利用稳态荧光和时间分辨荧光方法研究了三明治型酞菁铥的荧光特性及其浓度、激发波长和取代基对荧光特性的影响。实验发现: 3种双酞菁铥的氯仿溶液在700 nm处具有较强的荧光发射，给电子基—OC8H17的加入使得酞菁大环上π电子的离域性增强，降低了π分子轨道的能级差; 同时，烷氧基上非成键电子能够和共轭体系中的π电子相互作用，形成p-π共轭，进一步降低了π-π*之间的能级差，从而使荧光谱中发射峰的峰位发生红移，峰的强度也有变化。3种酞菁铥化合物在700 nm左右的荧光具有两个寿命，分别为单体和聚集体产生的，随着浓度的降低，单体成分逐渐增多。

在pH=7.40 Tris-HCl缓冲溶液中，应用荧光光谱法分别研究了298,303,308 K时，头孢噻肟钠(CTX)、氯霉素(CHL)对牛血清白蛋白(BSA)荧光的猝灭反应。结果表明: 药物与BSA的结合稳定常数Ka随温度增加而降低，两种药物对BSA的荧光猝灭皆为静态猝灭过程。标记竞争实验表明CTX、CHL在BSA中的结合位置主要位于亚域ⅡA的位点Ⅰ。在BSA-CTX(BSA-CHL)体系中再加入CHL(CTX)时，可使BSA的荧光进一步猝灭，Ka减小，三元体系的Hill系数均小于1，表明一种药物的存在将影响另一种药物与BSA的结合，两种药物之间具有负协同作用。用热力学参数确定了药物与BSA的作用力类型。

金纳米棒具有独特的光学性质，在生物医学领域有着广泛而重要的应用前景。本文制备了长径比为8∶1的金纳米棒，其在480 nm波长激发下，在560 nm和707 nm波长处有两个荧光发射峰。基于金纳米棒的荧光性质，将其标记于HepG2人肝癌细胞表面，利用激光扫描共聚焦显微镜对标记后的细胞进行荧光成像。在488 nm激发下，获得了绿色和红色两种颜色的荧光图像，并进一步用高分辨率的原子力显微镜探测了GNRs标记后细胞形貌及机械性质的变化。