分别制备了以苯甲酸锂、碳酸铯和聚氧化乙烯为阴极修饰层的基于P3HT∶PCBM体系的本体异质结有机光伏电池。比较了3种阴极修饰层对器件性能及稳定性的影响。结果表明: 选择合适的阴极修饰层材料是提高光电转换效率、延长电池使用寿命的可行性途径之一。纯无机阴极修饰层不能有效地阻挡氧气和水进入活性层，对于减缓器件的性能衰退效果不如有机阴极修饰层材料。有机聚合物材料可以减小漏电流的产生，开路电压和填充因子都得到很大提高，有利于提高器件的性能及稳定性。合成可溶液加工的具有极性基团的共轭聚合物材料是未来阴极修饰层的发展方向。

采用高温固相法，合成了三价稀土离子(RE3+=Ce3+, Tb3+, Eu3+)掺杂的Na2CaSiO4(NCS)系列样品，并研究了其在紫外光激发下的发光特性。研究结果表明，Ce3+、Tb3+ 和Eu3+掺杂的NSC系列样品在紫外光源激发下，均呈现其特征发射，随着掺杂浓度的提高，发射强度逐渐增大。Ce3+、Tb3+和Eu3+的最佳摩尔分数分别为0.13、0.13和0.12，相应的色坐标分别计算为(0.17, 0.17)、(0.34, 0.58)和(0.66, 0.34)，分别为很好的蓝光、绿光和红光。继续增加稀土离子的含量，发射强度降低。

萘酰亚胺衍生物是一类发光效率优良的电子传输型电致发光材料。本文采用亲核取代反应将其作为聚合物主链的一部分构成主链含1,8-萘酰亚胺的聚芳醚型发光聚合物(PENI)，聚合物的重均分子量为4 300。通过FT-IR和NMR对单体及聚合物的结构进行了鉴定，并研究了其光致发光性能和电化学性能。在分子量较小时，PENI薄膜的PL发射峰位于407,456,530 nm; 当聚合物分子量提高后，发射峰红移14 nm左右。采用循环伏安法测得聚合物的HOMO和LUMO分别为-5.64 eV和-2.93 eV，Eg为2.71 eV。

用化学共沉淀法一次煅烧工艺合成了 (Y1-x-y,Gdy)2O3∶xEu3+(x=0.06~0.10，y=0，0.20~0.25)系列红色荧光粉。用XRD、SEM和荧光分光光度计，对试样的晶体结构、表面形貌及发光性能进行表征。研究了Eu3+、Gd3+的掺杂浓度、表面活性剂的加入、煅烧温度对样品性能的影响。结果表明: 样品为立方晶系; Gd3+的加入会使基体晶格发生畸变，晶胞参数增加，起到改善样品色纯度和发光效率的作用; 最佳煅烧温度为900 ℃，比传统的高温固相法低500 ℃左右; 所合成荧光粉的粒度主要分布在300~400 nm，结构比较松散; 当x=0.08，y=0.23时，最大发射峰(λem=613 nm)强度最大。所合成的Y1-x-y,Gdy)2O3∶xEu3+荧光粉是一种性能较好的PDP用红色荧光粉。

以枝状聚乙烯亚胺(Branched polyethylenimine，B-PEI)为表面活性剂，水和二乙二醇作为溶剂，采用溶剂热法合成出尺寸为45 nm左右的水溶性B-PEI /NaYF4∶Yb3+, Er3+纳米粒子。在室温980 nm光激发下，样品显示出较强的上转换发光。样品表面的B-PEI分子中的氨基可以连接生物分子。细胞毒性实验显示样品具有较低的细胞毒性。以上结果可以为上转换发光纳米粒子在生物医学领域的应用提供有益的参考。

制备了Dy3+掺杂 NaYF4上转换发光纳米晶体，通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、荧光(FL)光谱、红外光谱仪(FT-IR)对合成样品的结构、形貌和发光性能进行表征。探讨了稀土离子掺杂浓度和焙烧温度对NaYF4∶Dy3+纳米晶的结构、形貌和发光的影响。在776 nm红外光下激发样品，出现479,574 nm上转换发射峰，实现了蓝、绿上转换发光。绿光来自于Dy3+的4F9/2→6H13/2跃迁，蓝光是由Dy3+的4F9/2→ 6H15/2跃迁产生的。

用水热法合成了花状Bi2WO6 和 Bi2WO6∶Er3+球型微粒样品。Bi2WO6∶Er3+微粒在980 nm光激发下发射纯绿色上转换荧光，退火温度和Er3+的掺杂量对Er3+的光谱形状没有明显的影响。Bi2WO6∶Er3+ 除了具有上述发光性质外，在可见光照射下还存在很高的光催化活性。实验证明: Bi2WO6 和 Bi2WO6∶Er3+对罗丹明B的光降解效率分别达到68.9%和 95.3%,Er3+离子的掺杂提高了罗丹明B的吸附量以及Bi2WO6∶Er3+光催化活性。

在含有质量分数为0.5%的NH4F和体积分数为5% 的H2O的乙二醇混合溶液中，采用三步阳极氧化法制备了表面形貌高度有序的Y型TiO2纳米管阵列。讨论了钛片预处理过程对优化TiO2纳米管阵列表面形貌的影响以及采用升温法制备Y型TiO2纳米管的内在机理，并在较宽的温度范围内(20~60 ℃)对钛片进行阳极氧化。实验结果表明当阳极氧化第三步的电解液温度设置在40 ℃以上时，Y型TiO2纳米管阵列的顶端将出现环状纳米线、管壁破裂以及管长减小等现象，不利于保证Y型TiO2纳米管阵列的整体质量。因此，30~40 ℃是选取阳极氧化第三步温度的理想范围。

制备了新的Er3+/Yb3+共掺氟氧硅酸盐微晶玻璃，测试了材料的荧光光谱和吸收光谱。上转换光谱表明: 有红(645 nm)、绿(545,522 nm)、蓝(480 nm)4个发光中心，分别对应Er3+的4F9/2→4I15/2、4S3/2→4I15/2、2H11/2→4I15/2、4F7/2→4I15/2 跃迁。发光曲线拟合斜率分别为1.81、2.39、1.95、2.15，均为双光子吸收过程。样品经热处理降低了声子能量，大大提高了上转换效率。采用Judd-Ofelt理论对样品光谱进行了分析，拟合得到了强度参数。

通过分别生长核层与壳层制备出了ZnO/CuO核壳结构的纳米线。形貌和结构分析表明，ZnO核为单晶纳米线而CuO则以多晶形式覆盖在核层表面上。光致发光(PL)研究表明，ZnO纳米线PL强度随CuO壳层厚度的变化而变化。当壳层比较薄时ZnO的PL强度增大，这主要是由于CuO壳层对ZnO核层的修饰减少了表面态，而当壳层厚度增加到一定程度时，ZnO的PL强度不再变化，这主要是由于在核壳结构中形成了type-I型结构的原因。我们对这一现象做了详细的讨论。

采用传输矩阵法的光学模型以及MATLAB软件模拟了硅基有机太阳能电池对入射光的吸收率和各层厚度的关系。模拟表明活性层对入射光的吸收率主要受其自身厚度影响，且由于微腔效应，这种结构的电池可以很大程度上优化活性层厚度; 另外通过调节折射率匹配层厚度和传输层厚度也可以优化活性层对入射光的吸收率。在本文所讨论的厚度中，最佳传输层厚度为10 nm左右，最佳匹配层厚度为30 nm ZnS或者60 nm Alq3。

采用自催化法，利用金属有机化学气相沉积技术，在Si(100)衬底上成功制备了InP/InGaAs核壳结构纳米线。通过扫描电子显微镜观察纳米线形貌，在核壳结构纳米线的顶端催化剂转化成了颗粒状晶体。利用X射线衍射和透射电子显微镜研究了InP纳米线上生长InGaAs外壳的过程，并应用X射线能量色散能谱仪对纳米线顶端进行了轴向和径向的线扫描，得到了纳米线上元素组分分布。催化剂的转化发生在制备InGaAs壳之前的升温过程中，且形成的晶体中含有合金成分。InGaAs壳的组分调整可以通过改变生长过程中生长源气体的流量来实现。

采用复合母体技术制备了一种高效率高显色指数白光有机发光二极管。驱动电压在8 V到12 V变化时，器件的CIE-1931色坐标由(0.343 2, 0.339 7)变化到(0.324 3, 0.321 8)，相关色温由5 035 K变化到5 915 K，其显色指数均保持在90以上。器件在14 V时达到最大亮度，为27 853 cd/m2，在7.5 V时达到最大效率为9.58 cd/A。实验中通过调节绿色和红色发光层的厚度来调节器件的发光光谱，通过敏化绿色和红色发光成分以实现电致发光效率的提高，器件的最大效率比没有采用敏化机制的参比器件提高了73.6%。

利用传输矩阵法研究了异质双周期结构一维光子晶体的带隙结构和光学传输特性。此光子晶体能形成512~960 nm的含5个极窄透射峰的光子带隙。重点研究了一种材料为复折射率时的光学传输特性，以及当结构发生轴向应变时的“介观压光效应”。结果表明: 当复折射率虚部为负时，透射峰随虚部绝对值的增大先增大后减小，甚至出现衰减; 虚部为正时，发生吸收现象。当光子晶体发生轴向应变时，透射峰随应变量的增加呈现近似L形变化，应变量很小时透射率几乎线性减小，波长越大透射峰变化越缓慢。

给出了808 nm/980 nm双反射带布拉格反射镜的反射谱线，建立了光泵浦双反射带半导体激光器件的热学模型及其内部热载荷分布形式，运用有限元分析方法，详细分析了双反射带光泵浦半导体激光器件的热学特性。结果表明，对于激射光反射率为99.96%的单反射带和双反射带布拉格反射镜结构的垂直外腔面发射半导体激光器件，前者的散热性能较好，而后者的最大温升明显低于前者。本文的分析结果可为半导体激光器件的结构优化和实验研究提供理论参考。

采用物理吸附法，在机械抛光纯银表面引入对巯基苯胺(p-Amiothiophenol,PATP)分子充当隔离层，运用激光光谱学方法研究隔离层对位于银表面附近的罗丹明6G(Rh6G)分子的荧光增强效应影响。实验结果表明，未经PATP分子修饰的机械抛光金属衬底对Rh6G分子表现为猝灭效应，而经过PATP分子修饰后的银表面对Rh6G分子的荧光发射具有增强效应。根据局域表面等离子共振及辐射能量转移模型对实验观测所得结果进行了分析研究，结果表明，PATP有机分子隔离层的引入有效地减小了荧光分子与金属衬底之间的无辐射能量速率，提高了荧光辐射强度。

在不同衬底温度(室温~750 ℃)条件下，采用脉冲激光沉积(PLD)方法在石英玻璃和单晶硅(111)衬底上制备了Ga掺杂ZnO(GZO)薄膜。结果显示: 衬底温度的变化导致衬底表面吸附原子扩散速率和脱附速率的不同，从而导致合成薄膜结晶质量的差异，衬底温度450 ℃时制备的GZO薄膜具有最好的结晶特性; GZO薄膜中载流子浓度随衬底温度升高而单调减小的现象与GZO薄膜中的本征缺陷密切相关，晶界散射强度的变化导致迁移率出现先增大后减小的趋势，衬底温度450 ℃时制备的GZO薄膜具有最小的电阻率～0.02 Ω·cm; 随着衬底温度的升高，薄膜载流子浓度的单调减小导致了薄膜光学带隙变窄，所有合成样品的平均可见光透过率均达到85%以上。采用PLD方法制备GZO薄膜，衬底温度的改变可以对薄膜的光电性能起到调制作用。

以聚3-已基噻吩(P3HT)和聚对苯亚乙烯衍生物(MDMO-PPV)作为电子给体，聚［2,3-双-(3-辛烷氧基苯基)喹喔啉-5,8-二基-交替-噻吩-2,5-二基］(TQ1)作为电子受体，制备并研究了聚合物给体/聚合物受体有机光伏电池性能。当给体P3HT、受体TQ1共混质量比为1∶1时，器件性能最佳。热处理会改变薄膜形貌，导致激子扩散到达界面的距离增加和激子分离界面数量下降，进而引起器件性能下降。溶剂效应对器件性能影响不明显。研究了相似能带结构给体聚合物对MDMD-PPV光电池性能的影响，发现结晶程度较低的给体材料会进一步导致器件性能降低。

用RF-MBE在蓝宝石(0001)衬底上引入MgO和低温ZnO双缓冲层生长了ZnO薄膜，并制备了声表面波器件。在ZnO薄膜中，仅观测到(0002)面的XRD，且衍射峰增强，半高宽减小，表明ZnO薄膜c轴取向性更好，晶体结构更优。室温下自由激子吸收峰更尖锐和吸收边更陡峭以及仅观测到自由激子发光，且发光线宽变窄、发光强度变大，表明ZnO薄膜缺陷密度减小，薄膜质量提高。测得该ZnO压电薄膜的电阻率高达4×107 Ω·cm，其声表面波的速度高达5 010 m/s。

在不同导电衬底(Au，Al和ITO)上制备了PTCDA薄膜，用XRD和AFM技术研究了PTCDA薄膜的结构和表面形貌。结果表明，薄膜中的大部分PTCDA分子平面与衬底不平行，这表明薄膜垂直方向的电流传导将以电子传输为主; 在ITO和Au衬底上生长的PTCDA薄膜晶粒排列规则，在薄膜垂直方向呈现出较好的电子传输性能; 而在Al衬底上生长的PTCDA薄膜晶粒排列无序，电子传输性能差。通过制备单层结构有机薄膜器件，研究了PTCDA薄膜垂直方向的电子迁移率。综合应用金属-有机界面的热电子发射理论和有机层体内空间电荷限制传导理论，并考虑电场强度对迁移率变化的影响，对ITO/PTCDA/Al器件的电流密度-电压曲线进行拟合，得到ITO衬底上生长的PTCDA薄膜在垂直方向随电场强度变化的电子迁移率数值。

将数学中的二元凸函数判定和数据挖掘中的聚类分析方法结合，提出了针对三维荧光的光谱区域选择方法，并利用此种方法从光谱图中提取出含有丰富光谱信息的凸集区域。对水体中总有机碳的检测和白酒中黄曲霉素的检测进行了实验研究，实验结果表明，采用本文提出的三维荧光光谱区域选择方法提高了模型的精度，与利用全光谱所建立的回归模型相比，模型精度分别提高了6.17%和4.97%。