采用多重量子阱结构制作了高效红色磷光有机电致发光器件。以4,4′-bis(N-carbazolyl)-1,10-biphenyl(CBP)掺杂bis(1-phenyl-isoquinoline)(Acetylacetonato) iridium(Ⅲ) (Ir(piq)2(acac))为发光层, 4,4′-bis(N-carbazolyl)-1,10-biphenyl(Bphen)为电荷控制层, 形成了Ⅱ型双量子阱结构, 器件的最大亮度为15 000 cd/m2, 最大电流效率为7.4 cd/A, 相对于参考器件提高了21%。研究结果表明: 以Bphen为电荷控制层形成的Ⅱ型多重量子阱结构能有效地将载流子和激子限制在势阱中, 并且使空穴和电子的注入更加平衡, 从而提高了载流子复合的几率和器件的效率。

利用拉曼散射实验方法对六方系InAlGaN晶体的光学声子进行了测量, 同时利用修正随机元素同向位移模型对其光学声子与组分的关系进行了理论模拟。结果表明InAlGaN晶体的E1与A1光学声子分支都表现为单模行为, 测量得到的InxGa0.45-xAl0.55N晶体的A1(LO)声子与计算结果一致。对InxAl0.42-xGa0.58N晶体的A1(LO)声子的计算结果与Cros的测量结果进行了对比, 两者也相符。

测量了四氯化碳在苯中不同浓度的拉曼光谱, 分析了不同浓度下四氯化碳v1+v4～v3费米共振的变化。结果表明:随着浓度的降低, 两费米双光谱强度比R增加, 而频差Δ减小、费米共振耦合系数W减小、非谐力常数K增加。这种费米共振随浓度的变化是由溶剂效应引起的, 即随着四氯化碳在苯中的浓度降低, 其拉曼散射系数(光谱强度)增加, 使两费米双线光谱强度增加而减弱了费米共振。

采用高温固相法在弱还原气氛下合成了Ba2SiO4∶Eu2+绿色荧光粉, 利用X射线衍射、扫描电子显微镜和荧光分光光度计考察了不同助熔剂对Ba2SiO4∶Eu2+荧光粉的结晶度、物相纯度、颗粒形貌和发光强度的影响, 并详细讨论了不同助熔剂在荧光粉制备过程中的作用机理。结果表明: 不加助熔剂时样品存在BaSi2和SiO2杂相; 利用NH4F、Na2CO3或H3BO3作为助熔剂时会抑制BaSi2杂相的形成, 而BaF2作助熔剂可以得到纯的斜方晶系。与未加助熔剂合成的荧光粉相比, 添加质量分数为2% 的BaF2、NH4F或Na2CO3后合成样品的发光强度分别提高了138%, 81%和34%; 而质量分数为2%的H3BO3作助熔剂时, 荧光粉的发光强度反而降低了14%。BaF2作助熔剂合成的荧光粉颗粒形貌接近球形, 以NH4F、Na2CO3或H3BO3作助熔剂合成的荧光粉颗粒形貌分别为不规则片状、纺锤体形和不规则多边形大颗粒。

采用溶胶-凝胶法在还原气氛下制备了Sr2MgSi2O7∶Eu2+, xBi3+(x=0,0.02,0.04,0.06,0.08,0.1)荧光粉, 并用XRD、TG-DTA及激发与发射谱仪对样品的结构及发光性能进行了表征。结果发现: 单掺杂Bi3+的Sr2MgSi2O7样品的发射光谱所用的材料的激发光谱为一主峰为286 nm的宽带谱, 这是由于激发态时Bi3+的3P1→1S0电子能级跃迁而造成的; 单掺杂Eu2+的Sr2MgSi2O7样品的发射光谱所用的材料的激发光谱为一主峰为358 nm的宽带谱, 这是典型的Eu2+的4f65d1→4f7跃迁而引起的。当Bi3+离子掺杂到Sr2MgSi2O7∶Eu2+样品的摩尔分数为0.04时, 样品的发射强度是未掺杂Bi3+离子样品的1.9倍。

用下降法制备了Bi4Ge3O12晶体, 发现生长出来的圆柱状晶体外侧呈现淡红色。对红色Bi4Ge3O12晶体进行了低温(至8 K)下的近红外发射光谱及衰减寿命等测试分析。发现低温时(200 K以下)红色Bi4Ge3O12在1 150 nm等波长处有较强的发射峰, 强度随温度降低而增强, 衰减时间为几百μs。

以3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐(BPDA)为配体原料合成了两种碱式铕和铽配合物, 通过元素分析、红外光谱和热重分析等测试技术表征了配合物的结构组成, 用紫外光谱和荧光光谱研究了配合物的发光性能。结果表明: 两种配合物的组成分别为Tb5L3(OH)3·8H2O和Eu5L3(OH)3·10H2O(L=BPDA), 稀土铕(Ⅲ)和铽(Ⅲ)与羧酸根的配位方式主要以桥式配位为主, 兼有少量螯合配位。这些配合物的热稳定性能良好。铽配合物和铕配合物均呈现红色荧光, 铽配合物归属于5D4→7F3跃迁(613 nm)的荧光寿命为491.11 μs, 归属于5D4→7F5 跃迁(544 nm) 的荧光寿命为27.9 μs; 铕配合物归属于5D0→7F2 跃迁 (613 nm) 的荧光寿命为329.5 μs, 荧光量子产率为13.05%。

采用高温固相法制备了稀土Pr3+激活的Ca1-xPrxMoO4(0.005 ≤ x≤ 0.02) 系列红色荧光粉。荧光光谱表明: 在453 nm激发下, 样品产生了红光发射, 其中对应于Pr3+的特征跃迁3P0→3F2位于654 nm的红色发射峰最强。分析了Pr3+的掺杂摩尔分数x对样品发光强度的影响, 确定Pr3+的最佳掺杂摩尔分数为0.01。为进一步改善样品的发光效率, 在样品制备过程中分别采用了两种电荷补偿方式: 用1个Pr3+和1个M+(M=Li,Na)离子取代2个Ca2+离子或用2个Pr3+离子取代3个Ca2+离子。实验结果表明: 采用两种电荷补偿方法后, 样品的红色发光强度均明显增强, 尤其是加入Li+后的Ca0.98Pr0.01Li0.01MoO4样品的发光强度达到了未补偿样品的3.17倍。

采用水热法合成了KCaY(PO4)2∶Tb3+绿色荧光粉, 利用X射线粉末衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜对样品的结构和形貌进行了表征。XRD光谱表明合成的物质为纯相的KCaY(PO4)2晶体, 属于六方晶系。扫描电镜照片显示样品呈规则的四、六棱柱形状。对样品的发光性质研究表明, 随着Tb3+浓度增加, 离子间的交叉弛豫增强, 发射光的颜色从蓝绿色变为黄绿色。通过在上述样品中共掺杂Eu3+, 利用Tb3+→Eu3+的能量传递实现了发射光的颜色从绿色到白色连续调制。该荧光粉适合作为紫外、真空紫外光激发的单一基质白光发射荧光粉。

采用水热法, 通过变化水热反应时间制备出不同的BaWO4∶Eu3+样品, 利用XRD和SEM分析了样品的晶体结构和表面形貌, 研究了基质晶体生长取向对BaWO4中Eu3+离子特征发射的影响。实验结果表明: BaWO4∶Eu3+样品在395 nm近紫外光或464 nm蓝光激发下发射578, 592, 612 nm的红光, 其中612 nm(5D0→7F2)发射强度明显高于592 nm (5D0→7F1)。在水热温度160 ℃的情况下, 所制备的样品均为四方相, 不同的水热反应时间将影响晶体在各晶向的生长速度, 进而影响晶体的对称性和发光性能。水热时间为10 h时的发射强度最大。

选择聚3-己基噻吩(P3HT)/聚己内酯(PCL)双晶共混体系制备了不同配比的共混物有机薄膜晶体管。电学性能研究发现, 随着共混物中P3HT含量降低, 薄膜晶体管的场效应迁移率、开关电流比和阈值电压等性能缓慢降低。当P3HT质量分数为40%时, 共混物薄膜仍具有较好的场效应性能, 迁移率为0.008 cm2·V-1·s-1, 开关电流比为5×103,阈值电压为45.5 V。原子力显微镜测试结果表明: 共混物成膜时发生明显的垂直相分离, 在界面处形成连续的半导体层, 有利于载流子传输。

实测了积分球输出光谱辐亮度分布曲线, 并得到积分球光源的分布温度。从理论上分析了积分球光源分布温度影响宽波段光学遥感器绝对辐射定标精度的原因和机理, 并仿真计算了包括积分球和太阳在内的几种不同分布温度光源定标某宽波段光学遥感器时得到的定标系数。仿真结果表明, 不同分布温度间的定标系数最大差别大于2%。在此基础上提出了积分球光源分布温度影响绝对辐射定标系数的校正方法, 为提高宽波段遥感器的辐射定标精度和遥感图像辐射校正提供了思路和依据。

研究了不同能量的电子束辐照对GaN基发光二极管(Light emitting diode, LED)发光性能的影响。利用实验室提供的电子束模拟空间电子辐射, 对GaN基LED外延片进行1.5, 3.0, 4.5 MeV电子束辐照实验, 并应用光致发光(Photoluminescence, PL)谱测试发光性能。结果表明: 在1.5 MeV电子束辐照下, 采用10 kGy剂量辐照时, LED的发光强度增加约25%; 而在100 kGy剂量辐照时, LED的发光强度降低约16%。3 MeV的电子束辐照可使原来色纯度不高的LED的色纯度变好, 而更高能量的辐照将会引起器件失效。

针对中性色温4 870 K, 考虑斯托克斯损失, 研究了两基色、三基色的白光LED的光谱优化。结果表明: InGaN/GaN基蓝光LED激发YAG荧光粉合成的白光光视效能可高达483.5 lm/W, 但显色性较差, 计算的斯托克斯效率为83.9%。加入窄带红色荧光粉或红光LED, 优化后的光视效能降低为343 lm/W, 但显色指数升至94.7, 同时计算得到该LED的斯托克斯效率为84.4%。对该优化的三基色LED光谱进行可调色温白光的特性分析, 发现较高色温 (＞4 000 K)对应的显色指数普遍高于低色温(＜4 000 K)的显色指数。

采用对a-AlGaN表面沉积SiO2纳米颗粒制备工艺得到了金属-半导体-金属(MSM)结构的a-AlGaN紫外探测器。与没有沉积SiO2纳米颗粒的探测器件相比, 沉积SiO2纳米颗粒使器件的暗电流下降了一个数量级, 峰值光谱响应度提高了近3个数量级, 紫外/可见抑制比大于103。

应用平面波展开法和时域有限差分法分析计算了二维方形光子晶体在太赫兹波段的带隙特征, 并着重研究了影响太赫兹波段二维方形光子晶体带隙的因素。通过改变光子晶体的介电常数和截面半径得出了光子晶体带隙随这两种因素的变化规律, 进而研究了太赫兹波段损耗较小的塑料和高阻硅两种材料构成的光子晶体带隙及光子晶体波导的传输特性。

采用传输矩阵法的光学模型以及MATLAB软件模拟了电极对CuPc/C60双层异质结有机太阳能电池光学性能的影响。模拟结果表明: 当把微腔结构引入到双层异质结电池时, 对于入射电极, 发现活性层的吸光率主要受其反射相移的影响而非其透射率, 并且通过变化入射电极相移调节层到合适厚度可以使活性层吸光率相比于传统器件增加很多; 而当把正负折射率交替的光子晶体引入到电池中作为背电极时, 发现活性层的吸光率和背电极反射率、反射相移都有很大关系, 在获得高反射率的同时可以通过调节背电极厚度从而使活性层在整个吸收光谱内的吸光率大于传统器件。

研制了一种单光纤耦合的柔性半导体激光加工光源, 该光源由20个传导热沉封装的激光列阵以线阵合束方式耦合而成, 在大通道工业水冷条件下, 从600 μm芯径、NA为0.2的光纤中连续输出907 W功率, 输出光束质量为47 mm·mrad, 最终达到工件表面的功率密度为3.21×105 W/cm2, 最大插头效率达39%。该激光光源具有直接应用在金属薄板焊接的潜力。

提出了具有PT对称性的金属-绝缘体-金属波导系统, 由两个波导耦合一个环谐振器组成, 环谐振器的上臂填充增益介质而下臂填充损耗介质。对表面等离激元在该系统的传输特性进行了研究,结果表明:通过平衡增益介质和损耗介质, PT对称性诱导的透明峰可以被清楚地看到, 并且该透明峰具有反相位的特点。

合成并表征了丁二酰化壳寡糖铕配合物, 在模拟人体生理条件下, 运用紫外和荧光光谱研究了配合物与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用。结果表明: 随着配合物浓度的增加, BSA的紫外光谱表现出增色效应并伴有蓝移;配合物与BSA形成复合物, 从而猝灭BSA内源荧光, 该猝灭机制为静态猝灭。计算得到室温下配合物与BSA的结合常数和结合位点数分别为2.068 2×104 L·mol-1和1.094 72。

合成了以硫代乙醇酸为稳定剂的CdTe量子点, 以发射波长为530 nm的量子点为供体, 罗丹明B为受体, 建立一种以十六烷基三甲基溴化铵为介质的荧光共振能量体系检测溶菌酶含片中溶菌酶含量的方法。结果表明: 在pH=5.0时, 溶菌酶的浓度与共振能量转移效率降低值在2×10-7~ 8×10-6 mol·L-1范围内呈线性关系, 其线性方程为Y=306.07-13.85X, 相关系数为0.991 0, 检出限为2×10-8 mol·L-1, RSD为5.8%, 平均回收率为101%(n=5)。