用水热法成功制备了Er3+/Yb3+共掺不同浓度比的KLaF4纳米晶, 并在300 ℃氩气气氛下退火。利用X射线衍射谱(XRD)、透射电子显微镜( TEM)对样品的晶体结构和形貌进行了表征。测量了样品漫反射谱、980 nm 激发下的上转换发射光谱和2H11/2能级的荧光寿命。研究结果表明: 制备得到的样品为六方相的纳米棒, 退火后纳米棒平均直径为28 nm, 长为130 nm; 在Er3+浓度一定的情况下, 提高Yb3+掺杂量有利于增强973 nm 附近光的吸收; 980 nm 的近红外光可上转换为较强的绿光和红光, 且红绿光强度和2H11/2能级的平均荧光寿命均会随着Yb3+掺杂浓度的增加而下降。

采用原位聚合法在无水四氢呋喃(THF)溶液中制备了聚(2-甲氧基-5-辛氧基)对苯乙炔(MOPPV)/单壁碳纳米管(SWNTs)复合材料。通过对该复合材料的红外光谱、X射线衍射、透射电镜、扫描电镜等的研究, 证实SWNTs 已聚合到MOPPV上且被MOPPV紧密有效地包覆, 形成了纳米线网状结构。通过紫外-可见(UV-Vis) 吸收光谱和光致发光(PL)谱发现: 随着SWNTs掺杂量的增加, 该复合材料的吸收强度逐渐增强且最大吸收峰出现红移, 其发光强度呈现先升高后降低的趋势, 发光峰蓝移。当SWNTs掺杂质量分数为3.85%时, 复合材料的发光强度最大, 此时最大发光峰位较纯MOPPV蓝移8 nm。研究结果表明: 在MOPPV 中掺入一定量的SWNTs, 能有效地增强复合材料的光致发光强度。

在不同功率密度的电子束泵浦条件下, 对ZnO/Zn0.85Mg0.15O非对称双量子阱的荧光光谱进行了研究, 并采用蒙特卡罗仿真模拟对测试结果进行了分析。模拟的结果和实验结果高度吻合。观测到了不随穿透深度变化的阱区发光峰红移, 证明表面电荷积累引起了量子限域斯塔克效应。

采用高温固相法, 在1 300～1 400 ℃的还原气氛条件下, 合成了BaAl2-xSixO4-xNx∶Eu2+绿色荧光材料。该荧光材料是在BaAl2O4∶Eu荧光粉的基础上, 通过(SiN)+替代(AlO)+来获得的。随着N元素的引入, BaAl2O4∶Eu荧光粉的激发和发射光谱均发生红移。 此时, BaAl2-xSixO4-xNx∶Eu2+荧光材料可以被390～440 nm范围内的近紫外-蓝光有效激发, 发射出500～526 nm的绿光。因此, BaAl2-xSixO4-xNx∶Eu2+荧光粉是一种可用于白光LED的绿色荧光材料。

采用高温固相法制备了Ca10Li(PO4)7∶Dy3+发光材料,研究了Dy3+在Ca10Li(PO4)7基质中的发光特性。XRD测量结果表明, 烧结温度为1 050 ℃时所制备的样品为纯相Ca10Li(PO4)7晶体。从激发谱可以看出样品主激发峰位于349 nm(6H15/2→6P7/2),363 nm(6H15/2→6P5/2),385 nm(6H15/2→6M21/2),样品可被UV-LED管芯有效激发。发射谱由位于481 nm(蓝)和572 nm(黄)的两个峰组成,对应的能级跃迁为4F9/2→6H15/2、6H13/2。研究了不同Dy3+掺杂浓度对发光强度的影响,当Dy3+的摩尔分数为10%时发光最强。掺入Ce3+作为敏化剂,Ce3+→Dy3+发生共振能量传递,当掺杂量为10%Dy3+、14%Ce3+时,样品发光最强,其强度为单掺10%Dy3+时的13.4倍,发光颜色由黄白变为蓝白。

利用高温热溶剂法合成了NaYF4∶20%Yb3+,2%Er3+纳米粒子, 通过X射线衍射谱、扫描电镜及低温荧光光谱对其结构、形貌及发光性质进行了表征。研究结果表明: 合成的纳米粒子为六角相, 粒径大小约30 nm。变温光谱研究表明: 由于4S3/2和2H11/2能级差较小, 当温度增加至45 K时, 4S3/2能级和2H11/2能级的电子布局同时相应地增加; 而当温度超过45 K之后, 温度依赖的2H11/2能级布局随着温度的提高而增多, 表现为520 nm的发光随着温度的提高一直增强。由于无辐射弛豫速率随温度升高而快速增加, 导致545 nm的发光随着温度的提高先增强后减弱。

采用水热法制备了Ca0.8La0.2-x-yMoO4∶xTb3+,yEu3+ 荧光材料, 并对其结构和发光性能进行了研究。X射线衍射(XRD) 分析表明, 合成的样品为四方晶系的CaMoO4白钨矿结构, 稀土离子La3+、Eu3+、Tb3+ 的引入不会改变主晶格的结构。荧光光谱表明, 与CaMoO4∶Eu3+荧光粉相比, 基质中掺杂La 后的Ca0.8La0.15MoO4∶0.05Eu3+ 样品的616 nm (5D0→7F2) 处的特征发射峰明显增强。在285 nm紫外光激发下, Ca0.8La0.16-yMoO4∶0.04Tb3+,yEu3+ (y=0.01,0.03,0.05,0.07) 系列样品在545 nm 和616 nm 处出现的发射峰, 分别对应于Tb3+的5D4→7F5 跃迁和Eu3+的5D0→7F2 跃迁, 并且随着Eu3+ 掺杂量的增加, Tb3+ 的发射峰逐渐减弱, Eu3+的发射峰逐渐增强, 表明该荧光材料中存在着由Tb3+ 到Eu3+ 能量传递。随着Ca0.8La0.16-yMoO4∶0.04Tb3+, yEu3+(y=0.01,0.03,0.05,0.07) 系列样品中激活剂Eu3+掺杂量的增加, 荧光粉实现了从绿色→黄绿→黄色→红色的颜色可调。

有机碱对参与合成的铽配合物荧光性质具有非常大的影响。利用三乙胺(TEL)、三丙胺(TPL)和三丁胺(TBL)分别作为有机碱、乙酰水杨酸(aspirin)作为配体在无水乙醇溶液中制备了3种铽配合物溶液。通过紫外光谱、荧光光谱、绝对量子产率和荧光寿命的表征发现3种铽配合物的确具有不同的荧光性能。相同浓度条件下, 随着有机胺碳链长度的增加, 3种铽配合物的荧光发射强度依次增大。由3种有机碱所得到的铽配合物Tb(aspirin)3TEL、Tb(aspirin)3TPL和Tb(aspirin)3TBL的绝对量子效率分别为11.41%,12.85%和18.63%, 在无水乙醇溶液中的荧光寿命分别为6.316 956×10-4, 7.018 974×10-4, 7.346 807×10-4 s。实验结果表明, 有机碱参与了铽配合物的分子组成。

采用改进的Lee-Low-Pines(LLP)中间耦合方法研究纤锌矿MgxZn1-xO/Mg0.3Zn0.7O抛物量子阱材料中的极化子能级,给出极化子基态能量、跃迁能量(第一激发态到基态)和不同支长波光学声子对电子态能级的贡献随量子阱宽度d的变化规律。理论计算中考虑了纤锌矿MgxZn1-xO/Mg0.3Zn0.7O抛物量子阱材料中声子模的各向异性和介电常数、声子(类LO和类TO)频率等随空间坐标Z变化(SD)效应对极化子能量的影响。结果表明, MgxZn1-xO/Mg0.3Zn0.7O抛物量子阱中电子与长波光学声子相互作用对极化子能级的移动很大, 使得极化子能量明显降低。阱宽较小时, 半空间长波光学声子对极化子能量的贡献较大, 而定域长波光学声子的贡献较小; 阱宽较大时,情况则正好相反。在d的变化范围内, 电子与长波光学声子相互作用对极化子能级的移动(约67~79 meV)比AlxGa1-xAs/Al0.3Ga0.7As抛物量子阱中的相应值(约1.8~3.2 meV)大得多。因此, 讨论ZnO基量子阱中电子态问题时要考虑电子与长波光学声子的相互作用。

研究了稀土铝磷酸盐5.8Li2O-3CaO-5BaO-6Al2O3-4.2La2O3-66P2O5(LCBALP)玻璃中镨离子的可见光致发光特性, 采用积分球测试系统对其绝对荧光光谱进行表征。 1D2→3H4的自发辐射跃迁几率和最大受激发射截面分别为926.5 s-1和3.5×10-21 cm2。在蓝色LED激发下, 镨离子可见特征发射峰的辐射通量和光通量分别为112.6 μW和29.7 mlm, 其可见特征发射的总荧光量子产率为4.1%。光学玻璃中镨离子的光谱评估为其在光电子器件和紧凑型照明光源领域的发展提供了重要的参考依据。

以对甲苯磺酸为催化剂, 通过Pechmann法使间苯二酚和乙酰乙酸乙酯发生脱水缩合反应, 合成了7-羟基-4-甲基香豆素, 再以三聚氯氰为交联单体, 将7-羟基-4-甲基香豆素和紫外线吸收剂2, 4-二羟基-二苯甲酮引入同一分子中, 并使其与丙烯酰胺按一定比例聚合, 得到一种能溶于水的荧光聚合物。通过红外光谱和核磁氢谱对产物进行结构表征, 运用紫外光谱、荧光光谱测试其光学特性, 并考察其在纸张上的应用效果。结果表明:荧光聚合物的Stokes位移(3 121.2 cm-1)比单体(5 221.5 cm-1)小, 空间位置变化小, 损失能量低, 说明其结构更稳定, 光稳定性更好, 应用于纸张的抗紫外光老化效果也更优。

采用EDTA辅助法合成了NaLuF4∶Yb3+,Er3+微米晶, 用X射线粉末衍射(XRD)对样品的结构进行了表征。XRD分析表明样品NaLuF4为六角相。研究了初始反应溶液的pH值对NaLuF4∶Yb3+,Er3+微米晶的组分、形貌和荧光性质的影响。在980 nm光激发下, 观察到了4G11/2→4I15/2、2H9/2→4I15/2、2H11/2→4I15/2、4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2发射, 荧光强度比I(2H11/2/4S3/2→4I15/2)/I(4F9/2→4I15/2)和I(4G11/2/2H9/2→4I15/2)/I(2H11/2/4S3/2→4I15/2)随着pH值的变化而变化。研究了样品的上转换发光机制。

采用高温固相法制备了一种新型的白光LED用Ca3Si2O4N2∶Eu2+, Ce3+, K+ 荧光粉。利用X射线衍射仪对样品的物相结构进行了分析, 结果表明:Ce3+和 K+离子的掺杂没有改变 Ca3Si2O4N2∶Eu2+荧光粉的主晶相。利用荧光光谱仪对样品的发光性能进行了测试, 发现样品在355 nm激发下得到的发射光谱为峰值位于505 nm的单峰, 是 Eu2+离子5d-4f 电子跃迁引起的。Ca3Si2O4N2∶Eu2+荧光粉通过Ce3+和 K+离子的掺杂, 发光明显增强。当Ce3+的摩尔分数为1%时, 荧光粉的发光强度达到最大值, 是单掺Eu2+离子荧光粉发光强度的168%。通过光谱重叠的方法计算Ce3+→Eu2+能量传递临界的距离为2.535 nm。

通过NH3等离子体后处理引入N使其进入到ZnO晶格中, 制备出了N掺杂的纳米ZnO光催化剂。通过测试, 研究了该样品的结构性质、表面形貌和在不同催化剂浓度、不同反应物浓度、氧气等条件下光催化降解甲基橙的降解效率。分析结果表明, N的掺杂提高了光催化剂的光催化效率。

构建了管流场刺激下的生物受激发光实验平台, 分析了管流场中的水动力特性和影响生物受激发光的水动力因素。采用光子计数器测量了3种腰鞭毛虫在管流刺激下的受激发光特性。实验结果表明: 海洋生物体受激发光的水动力影响因素是流场剪应力, 引起生物体发光的剪应力存在剪应力阈值, 只有当剪应力大于阈值, 生物体才能被激发发光。根据生物体种类的不同, 刺激生物受激发光的剪应力阈值为0.05~0.29 N/m2。通过对实验数据的分析得出了生物受激发光的发光强度与剪应力的关系。

分别以对羟基苯甲酸、对苯二甲酸和2,4,6-三吡啶基三嗪为配体, 铽、钐为中心合成了两个系列共10种配合物。对所合成的配合物进行了元素分析、电导率测定、紫外光谱和红外光谱的测试,推测其组成分别为: RE(TPTZ)(NO3)3(C2H5OH)·H2O, RE(TPTZ)2(NO3)3(C2H5OH)·H2O,RE2(TPTZ)(NO3)6(C2H5OH)·2H2O, RE(TPTZ)(C7H5O3)3(C2H5OH)·2H2O和RE2(TPTZ)2(C8H4O4)(NO3)4(C2H5OH)·H2O (RE=Tb, Sm)。硝酸根、芳香酸的氧原子以及TPTZ的主配位点氮原子与稀土离子成键。对羟基苯甲酸的三重态能级及配合物的荧光测试表明, 虽然对羟基苯甲酸三重态能级低于Tb3+和Sm3+离子的最低激发态能级, 但该配体和具有芳香环的配体TPTZ耦合, 能与Tb3+和Sm3+离子形成发光较好的稀土配合物。对苯二甲酸对铽和钐配合物的荧光增强最大, 同时, 稀土离子浓度高则荧光强度也高, 在这两个系列配合物中未见浓度猝灭现象。

理论上研究了当 InGaN 发光二极管(LED)有源区的量子阱数变化时, LED的大信号瞬态响应特性与这种变化的关系。结果来自于LED等效电路模型的SPICE模拟, 模型参数的确定通过拟合已测量的LED的实验数据及模拟结果来实现。结果表明, LED光脉冲的上升时间随量子阱数的增加而增加, 由3个量子阱构成的有源区是LED的优化结构。

设计了一种基于布拉格反射波导的新型表面等离子体激光光源。这种光源结构简单, 便于集成, 可以在室温电泵浦的条件下工作, 同时可以输出约毫瓦量级的表面等离子激光, 相比于文献报道中纳米尺度的纳瓦级表面等离子体激光光源要高很多。该表面等离子体激光光源发射波长为808 nm, 布拉格反射波导所提供的倾斜激光光线在我们设计的准Otto模型中可以直接耦合成为表面等离子体。

将CdSe/ZnSe/ZnS量子点掺入到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中, 研究了量子点的发光下转移特性。将420 nm长波滤光片盖在单晶电池上, 使电池对300～420 nm波段光谱响应几乎为零, 同时排除下转移层抗反射效应的影响, 再在滤光片表面制备下转移层, 观察到了外量子效率(EQE)值的提升, 说明所用量子点可以应用于对300～420 nm波段光谱响应几乎为零的电池上实现频率的下转移, 提高EQE。对量子点在太阳能电池中应用的可能性进行了分析, 并根据本实验中测得电池的EQE数据, 计算了该电池获得提升所需量子点最低的整体荧光量子效率值为87.8%。

在制备串联高压LED阵列工艺中, ICP刻蚀工艺引起的漏电与断路问题是高压LED电流输运特性中的核心问题。本文着重从刻蚀深度、掩模材料以及隔离槽制备方面分析了ICP刻蚀工艺对高压LED的漏电、电极开路等电流输运问题的影响。通过随机抽取样品进行电学测试并结合SEM观测, 对比了不同工艺过程, 得出ICP工艺是导致串联高压LED阵列中可靠性问题的主要原因。并通过优选ICP刻蚀工艺, 使高压LED电流输运特性得以改善, 制备出～12 V的四串联高压LED阵列器件。

在LED中引入了Al0.1Ga0.9N-AlxGa1-xN-Al0.1Ga0.9N多层电子阻挡层, 并讨论结构中插入的势阱深度(即中间层AlxGa1-xN的Al组分“x”)的变化对LED性能带来的影响。研究发现, 具有三明治结构电子阻挡层(EBL)的LED比传统LED具有更好的发光特性, 并且其性能与电子阻挡层中的势阱深度密切相关。究其原因, 一是由于电子阻挡层内部不同程度的晶格失配而引入的极化电场引起了电子阻挡层的有效势垒高度的不同; 二是在于电子阻挡层中的势阱所产生的空穴聚集效应也会随着势阱深度的变化而变化。故而使得空穴注入效率和电子阻挡层对电子的限制作用在不同势阱深度的LED样品中有所不同。

引用一种带有量纲的电子-声子相互作用常数, 很容易建立它与黄昆因子的关系式, 进而计算出类胡萝卜素分子每个碳碳振动模的电子-声子耦合常数。测量了β胡萝卜素分子在极性溶剂1, 2-二氯乙烷和非极性溶剂环己烷中20～60 ℃的温度范围内紫外-可见吸收光谱和共振拉曼光谱。结果表明, 在极性溶剂1, 2-二氯乙烷中,β胡萝卜素分子的碳碳键拉曼散射截面小,黄昆因子、电子-声子耦合数比非极性溶剂中大。为了解释这种现象, 我们引入线性多烯分子的两种模型, 即F A C Oliveria引入的有效共轭长度模型和D Yu Paraschuk提出的相干弱阻尼电子-晶格振动模型。

为解决经典荧光光谱法在研究药物与蛋白结合机理中存在的缺陷, 以蛋白与兽用药氟洛芬(FF)的结合为例, 在生理条件(pH=7.40 的Tris-HCl缓冲溶液)下, 以氟洛芬为荧光检测对象、牛血清白蛋白(BSA)为猝灭剂, 通过改进荧光研究方法研究了药物与蛋白结合机理。结果表明, FF与BSA之间发生了静态猝灭, 主要通过静电引力结合, 其结合位点数约为1, Hill系数nH略大于1, 表现为弱的正协同作用。同时运用紫外吸收光谱法对该方法进行了验证, 表明改进荧光法能更准确和全面地表征蛋白和药物的相互作用。

放射性同位素热光伏系统(RTPV)中表面微结构辐射器几何尺寸是决定其发射性能和系统效率的关键因素之一。本文通过对单个钨微腔宽度、高度以及壁厚对辐射器发射性能影响的探讨,初步得出了其红外辐射出射特点的产生原因,并利用时域有限差分算法(FDTD)对不同几何尺寸微腔的发射性能进行了对比。最后结合GaSb量子效率曲线,发现当微腔高度、宽度与壁厚分别为0.8,1.8,0.1 μm时,其发射性能与GaSb匹配程度较好。

分别采用六甲基二硅胺(HMDS,Hexamethyldisilazane)和聚苯乙烯/氯硅烷复合材料修饰聚乙烯基苯酚(PVP)绝缘层制备了底接触的有机薄膜晶体管并研究了其半导体层的表面形貌和器件的电学性能。原子力显微镜观察发现,并五苯半导体薄膜在不同的界面修饰上的生长形貌产生了很大变化。在PVP上沉积的并五苯晶粒尺寸都小于150 nm,经过聚苯乙烯/氯硅烷复合材料和HMDS处理后的PVP表面生长的并五苯晶粒尺寸则分别在200~400 nm和400~600 nm。大尺寸的晶粒能够减小器件沟道内的陷阱浓度,从而有效地提高电学性能。PVP绝缘层采用聚苯乙烯/氯硅烷和HMDS修饰后,与未修饰的器件相比迁移率分别提高了58倍和82倍。采用HMDS作为表面修饰层制备柔性OTFT,并五苯场效应晶体管的关态电流约为10-9A, 电流的开关比超过104,最大场效应迁移率约可达0.338 cm2·V-1·s-1.

太阳能电池制造的复杂性决定其在制造过程中会有很多瑕疵产生, 瑕疵的存在会大大影响太阳能电池的发电效率和使用寿命。本文运用电致发光影像技术来凸显瑕疵, 针对影像中的瑕疵人工检测率低且缺乏客观性的问题, 选用了基于统计的瑕疵检测算法。检测时, 选取扩展Haar特征作为样本像素点的特征值, 应用改进的模糊C均值聚类法对正常样本进行分群训练, 通过判断测试样本是否在正常样本群组之中的方法实现了样本的瑕疵检测, 并近似地给出了瑕疵位置。实验结果表明, 该方法对太阳能芯片电致发光影像中瑕疵的总辨识率可以达到96%。

采用一个波长为785 nm的半导体激光束来囚禁人的肝癌细胞并激发人的肝癌细胞的拉曼光谱, 分析模拟微重力三维培养条件下的人肝癌细胞的DNA、蛋白和脂类的生物学物质的变化和表达情况。结果显示, 微重力三维培养条件下和平面培养下的人的肝癌细胞的拉曼光谱在527, 1 367, 1 438, 1 659 cm-1处有明显的差异。