利用熔融淬火法在900 ℃下成功制备出原料比为60TeO2-10CaF2-25H3BO3-1Er2O3-4Yb2O3的Er3+/Yb3+共掺杂透明玻璃陶瓷。利用XRD和TEM验证了玻璃陶瓷中存在Er2Te5O13纳米微晶, 并由Raman测试得知其声子能量为886 cm-1。分别测量了其上转换和下转换发射谱, 发现不同激发光源下的发光过程中红、绿光发射强度有明显不同, 并分别对其能量传递过程进行了讨论。

通过Er离子和Si离子注入并结合高温退火制备了Er掺杂的富硅SiO2薄膜以及ITO/SiON/富硅SiO2∶Er/Si MOS结构电致发光器件。研究了富Si浓度的变化对Er3+离子掺杂的电致发光器件的发光性能和传导特性的影响。发现不同Si含量对Er3+离子的不同能级的电致发光会产生不同作用。在富Si量小于5%的条件下, 主要由Si离子注入产生氧空位缺陷发光中心(Si-ODC), 它们和Er3+离子的高能级之间存在着共振能量传递, 增强了Er3+离子的522 nm绿色发光峰强度。在富Si含量大于5%时, 过量的Si在退火时形成了纳米硅微晶, 电子在纳米硅微晶之间的隧穿改变了载流子输运机制, 降低了过热电子的平均能量, 导致Er3+离子的所有发光峰的猝灭。

采用高温固相法在还原气氛中合成Sr1-xBaxAl2O4∶Eu2+荧光材料。XRD显示, 当钡掺杂量x<0.4时, 对应样品主要为单斜SrAl2O4晶体结构; 当x≥0.4时, 对应样品主要为简单六方BaAl2O4晶体结构。在360 nm激发下, 样品的发射光谱随x的增加由单一的绿光发射(λmax=516 nm)逐渐转变为蓝绿光双发射( λmax1=441 nm, λmax2=486 nm)。在Eu2+摩尔分数为0.29%时, 双发射峰强度最强; 继续增加Eu2+浓度, 将出现浓度猝灭。研究表明, Sr1-xBaxAl2O4∶Eu2+的浓度猝灭机理为电偶极-电偶极相互作用。

采用喷雾热解两段法制备了SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+长余辉发光材料, 并利用XRD、SEM、荧光长余辉亮度测试等方法分析了不同制备工艺条件下SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+发光材料的结构、形貌以及发光性能的变化。结果表明: 采用喷雾热解两段法可制备出球形SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+长余辉发光材料, SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+的晶体结构与α-SrAl2O4磷石英晶体结构相同。热解温度、还原温度、添加剂对产物的形貌、粒度分布、发光性能有较大影响。较之高温固相法, 喷雾热解法制备的SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+具有发光性能好、形貌好、粒度分布窄等优点。

采用蒙特卡罗光线追踪方法, 模拟GaN基倒装LED芯片的光提取效率, 比较了蓝宝石衬底剥离前后、蓝宝石单面粗化和双面粗化、有无缓冲层下LED光提取效率的变化, 并对粗化微元结构和尺寸作了进一步选取与优化。研究结果表明:采用较厚的蓝宝石衬底和引入AlN缓冲层均有利于LED光提取效率的提高; 蓝宝石衬底双面粗化对提高光提取效率的效果要明显好于单面粗化; 表面粗化的结构和尺寸对光提取效率有较大影响, 当微元特征尺寸与微元间距相当时, 光提取效率较高。

采用溶胶-燃烧法合成了Tb3+掺杂的SrMoO4荧光粉并研究了它的发光性能。X射线衍射(XRD)显示, 前驱物在750 ℃下灼烧3 h得到的样品为纯相的SrMoO4。样品的激发谱由一宽带和一组窄峰组成, 其中激发强度较强的峰位于288 nm和375 nm。发射谱由4组窄带组成, 其中最强峰位于548 nm。对于548 nm(5D4→7F5 )发射峰, 最佳的Tb3+ 掺杂摩尔分数为0.05, 其浓度猝灭机理为Tb3+ 离子的电偶极-电偶极相互作用。当尿素用量为理论用量的3倍时, 发光强度最强。最佳烧结温度为750 ℃, 最佳烧结时间为3 h。当Tb3+摩尔分数为0.05时, 样品发光的CIE色坐标为(0.279 4, 0.565 2)。结果表明, Tb3+ 激活的SrMoO4是一种较好可应用于白光LED的紫外激发的绿光发光材料。

以正硅酸乙酯为原料, 采用溶胶-凝胶法制备了Eu3+掺杂的SiO2凝胶和Eu3+/CdS量子点共掺杂的SiO2干凝胶。考察了不同温度下处理2 h对Eu3+掺杂SiO2凝胶发光性质的影响。 在40 ℃干燥的样品荧光光谱中, 没有出现614 nm发射峰, 455 nm处的峰也很弱; 随着干燥处理温度的升高, 455 nm和614 nm处的发射逐渐增强; 当温度高于400 ℃后, 强度又都随之下降。同时, 还考察了200 ℃条件下处理2 h的Eu3+/CdS量子点共掺杂的SiO2干凝胶的发光性质及CdS量子点对Eu3+荧光的影响。

利用气源分子束外延技术(MBE)制作了GeSi自组装量子点样品。利用原子力显微镜(AFM)和光致荧光(PL)光谱研究了该量子点的形貌和光学性质。气源MBE在较低温度下生长的量子点材料具有较高的量子点覆盖度。200 K以下载流子以局域激子形式束缚在量子点中, 激子束缚能约为17 meV。升温至200 K, 载流子的输运过程发生变化。对量子点PL积分强度与温度关系曲线进行拟合得到量子点中空穴跃迁至浸润层的热激活能为129 meV。

采用化学水浴以CdCl2·H2O、CS(NH2)2、NH4Cl、NH3·H2O和去离子水作为反应前驱物制备CdS纳米晶薄膜。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、透射光谱和稳态荧光光谱, 研究了反应前驱物中不同的n(S)∶n(Cd)对所制备的CdS薄膜的形貌、结构和光学性能的影响。结果表明: 反应前驱物中n(S)∶n(Cd)≥3∶1时均能制备出由纳米颗粒组成的、具有立方晶系结构的CdS薄膜; CdS薄膜均为富镉的n型半导体, 薄膜中的S/Cd原子比约为0.9∶1; CdS薄膜的吸收边在450 nm左右, 在510~2 500 nm范围内透射率均在70%以上, 在500 nm处有一较强的发光峰。

在甲苯存在下的反相微乳液体系中, 将γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)与罗丹明B进行预反应; 再与正硅酸乙酯(TEOS)经原位溶胶-凝胶反应, 制备SiO2/罗丹明B荧光杂化纳米微球。通过FTIR、UV-Vis、TEM、TG和光致发光谱对杂化纳米微球进行了表征。结果表明: 罗丹明B与KH560间通过酯基形成化学键合, 杂化纳米微球的直径约为200 nm, 其耐热稳定性和耐紫外光稳定性优于罗丹明B, 荧光强度约为罗丹明B的4倍。

通过在OLED器件的空穴传输层中掺杂不同比例的SrF2制作出了高效率蓝色磷光OLED器件。这种器件能有效提高蓝色磷光OLED器件的空穴注入与传输特性, 降低器件的的工作电压, 提高流明效率(19.1 lm/W)、电流效率(26.9 cd/A)以及亮度(22 220 cd/m2), 和未经掺杂的参比器件相比, 分别提高了85.4%、 45%、 80%。

运用传输矩阵法及MATLAB软件模拟计算了以MEH-PPV为发光材料的PLED面光源出光率, 分析了发光层、PEDOT层、ITO层对器件出光率的影响。模拟分析了玻璃表面半球形、圆台形、圆锥形3种微形貌对器件出光率的影响。仿真结果表明, 玻璃表面为圆锥形微散射层对提高器件出光率最有利, 且出光均匀性最好。最后分析了PLED面光源工作状态下的热特性, 发现发光层的热量容易积聚不易导出。该研究为大面积有机发光照明的优化设计提供了理论依据。

在三代微光像管中, 微通道板(MCP)输入面上覆盖一层超薄离子壁垒膜(IBF), 目的是保护光电阴极, 延长像管使用寿命。为了深入研究离子壁垒膜的特性, 本文对Al2O3和SiO2两种离子壁垒膜的粒子阻透能力进行了蒙特卡罗模拟, 结果表明: 5 nm厚Al2O3和SiO2离子壁垒膜的死电压分别为230~240 V和220~230 V之间; 输入能量0.24 keV时背散射电子数最高达19%左右; 输入能量0.8 keV时, Al2O3膜电子透过率为87.16%, SiO2膜为88.12%, 电子透过的极限膜厚前者为15 nm, 后者为16 nm; 对于输入能量0.26 keV的C+、N+、O+离子, Al2O3膜的离子阻当率为95%~99%; Al2O3离子壁垒膜在厚度5 nm时具有较好的电子透过率和较高的离子阻挡率。

利用等离子体辅助分子束外延(P-MBE)技术制备了ZnMgO/n-ZnO/ZnMgO/p-GaN异质结LED。Ni/Au电极与p-GaN、In电极与ZnMgO之间都形成了良好的欧姆接触。在ZnMgO/n-ZnO/ZnMgO/p-GaN异质结器件中观察到了明显的整流特性。异质结的电致发光强度随着注入电流的增大而逐渐增强。室温下在注入电流为20 mA时, 电致发光光谱由位于370 nm和 430 nm的两个发光峰构成。通过异质结的电致发光光谱与ZnO和GaN材料的光致发光光谱相比较确认: 位于370 nm的发光来源于ZnO的自由激子, 这主要是利用了ZnMgO/ZnO/ZnMgO的双异质结结构, 这种双异质结结构能够阻挡ZnO中的电子进入GaN中, 而GaN中的空穴可以进入到ZnO层中。盖层的ZnMgO作为一个限制层, 能够提高载流子的复合效率,从而实现ZnO异质结的室温电致激子发光。

通过提拉法制备了W∶Bi4Ge3O12和Bi12GeO20晶体, 测试了晶体的吸收光谱、光致发光谱和发光衰减时间等。W∶Bi4Ge3O12的可见光发光强度比纯Bi4Ge3O12有所增强, 而且N2中退火处理对W∶Bi4Ge3O12发光有进一步增强作用。Bi12GeO20 在N2中退火处理后在745 nm附近有发光峰, 其衰减时间为10 μs左右。两种晶体退火处理后发光均增强, 认为是低价Bi离子发光所致。

介绍了一种高稳定性输出功率的连续LD抽运Nd∶YVO4全固态532 nm激光器, 输出功率为144 mW, 采用LD抽运Nd∶YVO4晶体, KTP晶体腔内倍频方式工作。该激光器采用热电制冷器(TEC)实现对LD、KTP晶体的高精度温控, 其温控精度达到±0.1 ℃。建立了LD电流与输出功率的非线性曲线, 通过硅光电池检测激光输出功率实现激光功率实时光反馈, 采用阈值式PI控制算法进一步降低稳态误差, 通过对抽运驱动电流实施反馈控制获得了波动小于±1%的长时间高稳定功率输出。

通过有机化学气象沉积(MOCVD)技术在n型GaAs衬底上生长制作了发射波长为850 nm 的VCSELs 4×4 列阵器件, 介绍了VCSELs 的制作工艺流程。对器件进行了相干性测量, 计算了干涉条纹可见度, 分析了影响干涉条纹可见度的因素。

以传统有机电致磷光器件ITO/NPB/CBP∶Ir(ppy)3/BAlq/Alq3/LiF/Al为研究对象, 在NPB/CBP∶Ir(ppy)3、CBP∶Ir(ppy)3/BAlq及BAlq/Alq3界面处构造交互穿插结构。器件的光电性能测试表明: 交互穿插结构一方面能够降低电流密度, 减少高电流密度下磷光猝灭中心的形成; 另一方面能增加载流子复合界面面积, 从而分散界面三线态激子, 降低三线态-三线态激子的猝灭。此外, 界面凸起的存在还有利于器件的光耦合输出。实验结果表明: 当穿插厚度为10 nm, 器件的最大电流效率达到34.0 cd/A, 与传统器件的电流效率18.7 cd/A相比, 提高了55%。

通过介电泳方法定向排列了ZnO纳米线, 制作了自组装有序的纳米线紫外探测器。为了适合在金叉指电极上排列, 用水热方法设计生长了超长的ZnO纳米线, 并通过700 ℃的热退火处理, 使得可利用的表面缺陷增多。通过研究器件的光致发光光谱和光响应, 发现光、暗电流比和响应恢复时间有显著提高, 并分析了其中可能的机理。

以光动力治疗药物玫瑰红(Rose Bengal, RB)与孔径为2.7 nm的介孔二氧化硅MCM-41为主体材料进行结构组装, 制备了具有生物光敏功能的介孔复合载体。对介孔复合载体的性质进行了表征, 通过紫外吸收和荧光光谱对玫瑰红RB在介孔孔道内的光学性质进行了分析。由于介孔道表面与RB的相互作用, 不同结构和性质的内孔道中的RB荧光发射峰发生了相应的红移和蓝移。