通过控制Dy3+的掺杂浓度, 制备出了不同浓度的Eu2+,Dy3+单掺和共掺高硅氧发光玻璃, 测试其激发和发射光谱, 讨论了Dy3+浓度对Eu2+,Dy3+共掺样品发光性质的影响。结果表明, Eu2+,Dy3+共掺高硅氧发光玻璃中存在Dy3+向Eu2+的无辐射能量传递现象, 且Dy3+的引入会使高硅氧发光玻璃中Eu—O的共价作用减弱, 造成Eu2+发射峰蓝移; 随着Dy3+浓度的增加, Dy3+→Eu2+能量传递增强, Eu2+发光增强; Dy3+含量继续增加, 则Dy3+发光出现浓度猝灭, 且Dy3+→Eu2+能量传递减弱。

采用乙二醇-水的混合溶液作为溶剂, 用溶剂热法制备了Gd2MoO6∶Nd3+的前驱体, 然后对得到的样品在800 ℃下煅烧1 h。使用X射线衍射仪对样品的结构进行了表征, 通过近红外和可见光区的发射光谱和激发光谱以及透射电子显微镜对样品的发光性质以及形貌进行了研究。探究了煅烧温度、Nd3+的掺杂浓度、pH值、乙二醇-水的配比对样品的近红外发光性能以及形貌的影响。实验结果表明, 在乙二醇-水的配比为1∶1, Nd3+的掺杂摩尔分数为0.03, pH值为1.5, 煅烧温度为800 ℃时, 能得到分散性良好, 并具有优良近红外发光性质的纳米粒子。

通过调节作为发光层的量子点的尺寸, 可以制作出覆盖可见光(380～780 nm)以及近红外光谱的量子点LED(QD-LED), 其光谱范围很窄且半高宽可达30 nm。然而量子点LED的寿命、亮度以及效率需要进一步提高才能满足商业化的需求。为了研究QD-LED器件的特性, 本文采用523 nm波长的CdSe/ZnS核壳型量子点为发光层、poly-TPD为空穴传输层、ZnO为电子传输层, 制备了绿光量子点LED, 并表征了器件的特性。

在低温的状态下, 类球红细菌内天然叶绿素的反应中心发生的电荷分离对激发波长有较弱的依赖性, 而这种依赖可能来源于分子内电荷转移态。我们采用表现出更多的电荷转移态性质的突变叶绿素为反应中心, 对这种电荷分离过程中的激发波长依赖和温度依赖的性质做了进一步的研究。研究发现:突变的异质二聚体存在的两种激发态(定域的激发态与分子内电荷转移态)是相互强耦合的, 在突变的分子异质二聚体中形成的电荷转移态并不是电荷分离的有效途径。随着温度的降低, 异质二聚体的活性降低, 从而电荷分离产率下降。

分别以苯氧乙酸和对苯二甲酸为阴离子配体,以邻菲罗啉为中性配体, 稀土铕离子为中心体,合成了两种三元稀土铕配合物Eu(Phen)L3(L=苯氧乙酸)和Eu2(Phen)2L′3 (L′=对苯二甲酸)。利用还原法制备纳米银溶胶, 采用改进的Stber法在银纳米颗粒外面包裹二氧化硅, 通过控制正硅酸四乙酯(TEOS)的滴加时间和滴加量以控制二氧化硅壳层的生长厚度, 得到Ag@SiO2核壳结构颗粒。通过该核壳结构颗粒与DMF溶解的稀土铕配合物的相互作用, 得到核壳型Ag@SiO2荧光纳米复合物。结果表明, 所得纳米银粒径为50 nm左右, 包覆的SiO2壳层厚度约为12 nm。SiO2包覆的纳米银对两种铕配合物的荧光发射有明显的增强作用。

在油相中成功合成了脂溶性CdSe/ZnS核壳量子点纳米粒, 粒径平均为4.5 nm, 量子产率达29%, 发射波长为540 nm。通过薄膜分散法, 以蛋黄卵磷脂、胆固醇为膜材, 将脂溶性的CdSe/ZnS核壳量子点包覆于脂质体磷脂双分子层中, 由于磷脂分子的两亲性, 使得脂溶性的CdSe/ZnS核壳量子点同时又具有亲水性。通过透射电镜对脂质体形态进行了表征, 倒置荧光显微镜证实了发光CdSe/ZnS核壳量子点成功包埋于脂质体双分子层中, 包裹的发光CdSe/ZnS核壳量子点具有更稳定的发光及抗光漂白性质。

以AgCl与柔性配体1,2-二(4-吡啶)乙烷(bpe)为原料, 在1∶1的甲醇-水混合溶剂中超声反应合成了一个新的无机-有机杂化聚合物[Ag3Cl3(BPE)2]n(1), 并对该配合物进行了元素分析、红外光谱分析、热重分析、发光测试以及晶体结构研究。配合物属于三斜晶系, P1空间群, a=0.998 8(2) nm, b=1.115 1(2) nm, c=1.269 5(3) nm, α=64.27(3)°, β=85.71(3)°, γ=86.70(3)°, V=1.269 7(5) nm3, Z=2。单晶结构分析表明, 该化合物1含有一维的(Ag6Cl6)n链, 双氮配体BPE进一步连接该一维链形成了二维双层结构。固体发光性能测试表明, 该化合物在385 nm光激发下能发出峰值为525 nm的黄光。此外, 热分析表明, 该化合物热稳定性可达到170 ℃。

考虑外加磁场、压力及屏蔽效应, 利用变分方法数值计算GaN/AlxGa1-xN无限深量子阱系统中的杂质态结合能。给出结合能随磁场和阱宽的变化关系, 同时讨论了有无屏蔽时的区别。结果表明: 在磁场和压力作用下, 结合能随阱宽的增大而减小; 阱宽和压力一定时, 结合能随磁场的增大而增大。屏蔽效应使得有效库仑吸引作用减弱而导致杂质态结合能显著下降。屏蔽效应对结合能的影响随压力增大而增强, 随磁场强度增大而减弱。

在PVA溶液中制备ZnO∶Cu纳米粉体的前驱体, 经过煅烧获得ZnO∶Cu纳米粉体, 考察煅烧温度对制备过程及发光性能的影响。利用XRD、 TEM分析了产物的结构和形貌, XRD分析结果表明, 当煅烧温度高于500 ℃时, 可以使PVA完全分解, 制备出具有六角纤锌矿结构的ZnO∶Cu粉体。TEM结果表明, 粉体呈球形, 大小均匀, 分散性好, 平均粒径为20~25 nm。在342 nm波长光的激发下, 在ZnO∶Cu的室温PL光谱中可以观察到两个中心波长位于458 nm和486 nm的较强的蓝光发射峰, 经400 ℃煅烧处理的ZnO∶Cu纳米粉体的蓝光发射最强。煅烧后的ZnO∶Cu只有微弱的绿光发射(510~530 nm), Cu的掺杂使ZnO的绿光发射变为蓝光发射。蓝紫光的发射波长随煅烧温度的升高产生明显的红移,由300 ℃时的404 nm红移至600 ℃时的422 nm, 发射强度随温度升高先增大后减小。

以正硅酸乙酯与γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷为前驱体, 应用溶胶-凝胶技术, 合成了Tm3+离子掺杂的有机-无机复合材料。从吸收光谱特性出发, 应用Judd-Ofelt理论, 计算得到了Tm3+离子的J-O强度参量(Ω2, Ω4, Ω6)及Tm3+离子各激发能级的自发辐射跃迁概率、荧光分支比及辐射寿命等光谱参量。根据McCumber理论计算了Tm3+离子能级3H6←→3F4(1.8 μm)跃迁的吸收截面和受激发射截面, 同时, 根据所获得的吸收截面、发射截面以及掺杂离子浓度等参数获得了Tm3+离子在凝胶玻璃中的增益截面函数。与其它玻璃掺杂基质比较可知, Tm3+掺杂的有机改良硅酸盐玻璃在~1.8 μm和~2.0 μm波段的中红外激光中有潜在的应用前景。

不理想的发光上转换纳米晶(UCNPs)表面效应成为其生物标记的主要障碍。本文合成了表面带有氨基功能基团的水溶性NaYF4∶Yb3+, Er3+ UCNPs, 并通过共价偶联的方式将聚乙二醇(PEG)分子修饰到其表面。光谱测试表明纳米晶的发光性质基本没有变化, 扫描电镜结果说明修饰的PEG分子在一定程度上减少了纳米晶的聚集。最后, 细胞毒性实验证明这种修饰后的上转换纳米晶具有良好的生物相容性。

采用高温固相法合成了(Sr1-x-yBax)3Al2O6∶3yEu2+红色荧光材料, 通过XRD、荧光光谱和热稳定性测试分析, 分别研究了Eu2+、Ba2+掺杂对样品的晶体结构、发光性能和热稳定性的影响。XRD测试结果表明, 在1 200 ℃保温3 h条件下合成了具有立方晶体结构、空间群为Pa3的Sr3Al2O6纯相样品, Eu2+、Ba2+的掺入并没有改变其基质晶格的结构类型。荧光光谱分析表明, Eu2+的摩尔分数为4%时, (Sr0.98-yBa0.02)3Al2O6∶3yEu2+样品的发射峰最强, Ba2+的掺入使样品的发射峰发生红移而发射强度降低, 且随Ba2+浓度的增加红移越发明显。此外, Ba2+的掺杂提高了Sr3Al2O6∶Eu2+样品的热稳定性。

采用射频磁控溅射制备了非晶态结构的Hg1-xCdxTe薄膜, 并利用台阶仪、XRD、原子力显微镜、EDS等分析手段对薄膜生长速率、物相、表面形貌、组分比例进行了研究。实验结果表明, 溅射气压对薄膜生长速率、微观结构、表面形貌和化学组分有直接影响。随着溅射气压增大, 其生长速率逐渐降低。当溅射气压高于1.1 Pa时, 薄膜XRD图谱上没有出现任何特征衍射峰, 只是在2θ=23°附近出现衍射波包, 具有明显的非晶态特征; 当溅射气压小于1.1 Pa时, XRD谱表现为多晶结构。另外, 随着溅射气压的增加, 薄膜表面粗糙度逐渐减小, 而且溅射气压对薄膜组成的化学计量比有明显影响, 当溅射气压为1.1 Pa时, 薄膜中Hg的组分比最低, 而Cd组分比最高。

以二乙基锌和水分别作为金属前驱体和反应物, 利用原子层沉积方法(ALD)在柔性衬底上生长ZnO薄膜, 讨论了生长温度对薄膜特性的影响。用AFM、XRD和HALL等对薄膜的表面形貌、晶体结构和电学性质进行表征, 并且用PL光谱表征了其光学特性。实验结果表明, 随着生长温度(低温下)的升高, 薄膜的晶体质量和光学特性得到改善。当生长温度为170 ℃时, 薄膜呈现良好的c轴择优取向, 且具有较高的电子浓度(5.62×1019 cm-3)和电子迁移率(28.2 cm2·V-1·s-1)。

基于一体化封装技术, 先将铝基板进行硬质阳极氧化处理使其绝缘, 后将蓝光LED芯片直接封装到铝基板上, 分别制成大功率白光和蓝光LED, 其中白光LED由蓝光芯片涂覆YAG∶Ce荧光粉制成。将白光和蓝光LED分别用500 mA和700 mA电流加速老化1 000 h, 平均每间隔24 h测试其各种光学参数, 对比蓝光LED与白光LED的衰减情况。白光LED的光通量衰减比蓝光严重, 但白光光功率的衰减比蓝光慢。LED的衰减分为两个阶段: 第一阶段芯片与荧光粉同时衰减; 第二阶段主要是芯片的衰减, 荧光粉衰减较慢。

基于时域有限差分方法, 通过仿真计算设计了一种具有较高品质因子和传输效率的二维光子晶体耦合腔波导结构。通过改变二维光子晶体波导微腔结构中隔绝波导与微腔的空气孔的半径和数量, 在获得近似90%的传输效率的同时, 使得品质因子达到了8.20×104。为了使品质因子在大幅度提高的同时, 传输效率只有小幅度的降低, 在波导微腔结构中引入了链式微腔。将链式微腔结构与传统的波导微腔结构相结合, 使这种新形式的耦合腔结构的品质因子提高了1个数量级, 传输效率仅下降了约40%。

对垂直腔面发射激光器的产热情况进行了分析, 简化了热源, 建立了列阵的热传导模型, 利用Comsol Multiphysics软件对模型进行了模拟计算。通过改变底发射列阵的单元直径和间距, 对列阵的温升进行了计算。研制了4×4、5×5和8×8三种不同尺寸的列阵, 功率分别为580, 1 440, 2 100 mW, 对应功率密度分别为115, 374, 853 W/cm2。通过光谱的波长漂移计算出4 A时的温升分别为120, 58, 38 ℃。采用小孔径单元制作的列阵可以有效地降低列阵单元间的热串扰, 获得高功率输出。

以高功函数的掺杂钛酸镧的氧化铟薄膜(ILTO)及氧化铟锡(ITO)作为阳极,制备了Glass/anode/NPB/Alq3/LiF/Al结构的有机电致发光器件。得益于ILTO较好的掺杂性、低的表面粗糙度、高的可见光透过率以及高的有效功函数,以ILTO为阳极的有机电致发光器件的开路电压得到降低,最高亮度、电流效率、功率效率以及外量子效率均获得了成倍的提高。研究结果表明,ILTO是一种潜在的光学窗口材料,有望在各种光电器件中得到广泛的应用。

制备了基于反应溅射SiOx绝缘层的InGaZnO-TFT, 并系统地研究了InGaZnO-TFT在白光照射下的稳定性, 主要涉及到光照、负偏压、正偏压、光照负偏压和光照正偏压5种情况。结果表明, 器件在光照和负偏压光照下的阈值偏移较大, 而在正偏压光照情况下的阈值偏移几乎可以忽略。采用C-V方法证明阈值电压漂移是源于绝缘层/有源层附近及界面处的缺陷。另外, 采用指数模式计算了缺陷态的弛豫时间。本研究的目的就是揭示InGaZnO-TFT在白光照射和偏压下的不稳定的原因。

采用液相沉积法在硅基底上成功制备了二氧化硅薄膜, 利用扫描电子显微镜、光电子能谱和少子寿命测试仪等对二氧化硅薄膜的组织结构和钝化性能进行了研究, 结果表明, 液相生长的二氧化硅薄膜致密平整, 含有少量的F元素; 对硅具有较好的减反和钝化作用, 平均反射率由28.87%降低至10.88%, 表面复合速度由6 923 cm/s降低至2 830 cm/s。

采用荧光光谱研究了胡椒酸乙酯与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用。实验结果表明: 胡椒酸乙酯与BSA形成基态复合物从而猝灭BSA的内源性荧光, 猝灭原因主要为静态猝灭和非辐射能量转移作用。胡椒酸乙酯对BSA的猝灭速率常数Kq为1.451×1013 L·mol-1·s-1(25 ℃)和1.136×1013 L·mol-1·s-1(37 ℃), 胡椒酸乙酯与BSA的结合常数KA为9.484×105 L·mol-1(25 ℃)和1.355×106 L·mol-1(37 ℃), 结合位点数n为1.18(25 ℃)和1.24(37 ℃)。根据Frster偶极-偶极非辐射能量转移理论得到结合距离r为2.68 nm(25 ℃)和2.81 nm(37 ℃)。通过热力学参数的计算, 确定胡椒酸乙酯与牛血清白蛋白的相互作用是熵增加和吉布斯自由能降低的自发过程, 主要作用力为疏水作用力。讨论了共存金属离子对胡椒酸乙酯与BSA的相互作用的影响。