利用一种简单有效的水热-后煅烧方法合成了Sr5(PO4)3Cl∶Ce3+磷光体。实验结果表明, 通过调节水热条件的溶剂类型和组成可以得到球形/橄榄球形Sr5(PO4)3Cl∶Ce3+磷光体。橄榄球形Sr5(PO4)3Cl∶Ce3+磷光体的内在生长方向为［001］, 空间群为P63/m。更为重要的是, 可以利用后煅烧方法来研究Sr5(PO4)3Cl∶Ce3+磷光体的光学性能, 发光强度的主要影响因素包括Ce3+含量、煅烧温度、H2O-三乙醇胺体系中的体积比。Sr5(PO4)3Cl∶Ce3+磷光体的发光谱以及CIE色温图表明, 该产物具有蓝光发射的特性。

采用金属醇盐法制备MgAl2O4前驱体, 通过高温煅烧2~4 h得到纯相MgAl2O4粉体, 再将其与YAG∶Ce荧光粉均匀混合, 利用热压烧结并结合热等静压处理得到MgAl2O4/Ce∶YAG透明陶瓷。 利用X射线衍射、紫外-可见分光光度计等测试手段对样品进行表征。样品由MgAl2O4和YAG两相组成, 在340 nm和475 nm有两个激发峰。发射光谱在533 nm有一宽峰, 属于Ce3+的5d→4f特征跃迁发射。该透明陶瓷封装蓝光芯片所得白光LED器件在35 mA驱动下的发光效率为133.47 lm·W-1, 其寿命及色温稳定性优于采用传统方式封装的白光LED。实验结果表明MgAl2O4/Ce∶YAG透明陶瓷是一种可用于白光LED的新型荧光材料。

利用CuO作为前驱体对ZnO进行了Cu掺杂研究, 分别在不同温度下获得了ZnO纳米带及有纳米带构成的微米花状结构, 对其生长机理进行了分析。并且以Cu片为衬底获得了ZnO的纳米梳以及有纳米梳构成的多层结构ZnO。XRD表明产物中只有ZnO单质相的存在, EDS证明产物中存在Cu元素。ZnO室温下的PL谱表明其UV与深能级发射强度比随Cu掺杂量的增加而变大, 说明Cu的掺杂能够降低ZnO的缺陷峰强度。

采用高温固相法成功地合成了新型高效绿色荧光粉 (Ce0.67Tb0.33)Mg1-xAl11O19∶xMn2+。通过XRD和荧光光谱等对其结构及发光性能进行了系统研究。结果表明: 新合成的(Ce0.67Tb0.33)Mg1-xAl11O19∶xMn2+与典型的商用绿粉(Ce0.67Tb0.33)MgAl11O19 (CMAT)具有相同的晶体结构; 激发光谱处于237～326 nm范围内, 由一个峰位位于291 nm的宽激发带组成, 这是典型的Ce3+的特征激发; 在紫外光激发下, 该荧光粉除了在490, 541, 590, 620 nm存在Tb3+的特征发射峰外, 还在516 nm出现了一个较强的归属于Mn2+的4T1g(G)→6A1g(S)电子跃迁的宽发射峰。Mn2+作为共激活剂增大了该荧光材料在绿色区域的发射面积, 其中(Ce0.67Tb0.33)Mg0.850Al11O19∶0.150Mn2+荧光粉发射光谱的积分面积最大, 为CMAT的226%, 其CIE坐标为(0.194,0.695), 比CMAT(0.288,0.572)更加接近NTSC标准值(0.21,0.71), 即Mn2+的引入不但提高了荧光粉的发光效率, 而且改善了其色纯度。结果表明新型(Ce0.67Tb0.33)Mg1-xAl11O19∶xMn2+绿色荧光粉比传统的CMAT在显示领域具有更好的潜在应用前景。

采用SiO2对NaYF4∶Yb,Er油相上转换纳米晶进行包覆以实现其水溶性, 通过在SiO2壳表面吸附Au纳米粒子, 进一步构建了NaYF4∶Yb,Er@SiO2与Au纳米粒子能量传递的体系, 该体系可实现对NaYF4∶Yb, Er上转换纳米粒子红绿光比的连续可调。该研究结果有助于实现上转换发光纳米材料在生物成像、检测和传感等方面的应用。

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面活性剂, 在乙二醇(EG)中进行溶剂热反应, 成功合成了四方晶系CuInS2花状微球。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、光电子能谱(XPS)以及紫外-可见吸收光谱等表征其形貌、结构及成分, 并构建了基于其的底栅型场效应器件(Back-gate FET)。实验结果表明: p型CuInS2微球所需合成温度为200 ℃, 禁带宽度为1.62 eV,电导率约为2 S· cm-1。CuInS2微球有望用于低耗、高效CuInS2基光伏器件的制备。

采用溶剂热法合成了聚乙烯亚胺(PEI)修饰的NaYF4∶Yb3+,Tm3+纳米晶。产物具有良好的结晶性, 粒径分布均匀, 可稳定分散在水溶液中。通过微乳法制备了NaYF4∶Yb3+,Tm3+纳米晶负载壳聚糖微球。结果表明:纳米晶均匀地嵌在壳聚糖微球的表面壳层, 球核为纯壳聚糖的交联产物。粗糙的球体表面使微球具有较好的分散性。在980 nm近红外光激发下, 纳米晶负载壳聚糖微球具有良好的上转换发光特性, 发光强度随纳米晶负载量的增加而增大, 通过调控纳米晶的负载量可实现对纳米晶负载壳聚糖微球发光强度的调控。

从理论和实验上研究了一种具有C3对称性的平面特异材料中的类Fano谐振模式。该平面特异材料由互补劈裂开口环谐振器(CSRRs)周期排列而成, 每个原胞包含3个缝隙, 具有三度旋转对称性。当水平偏振的电磁波入射到该结构时, 具有高品质因子的类Fano谐振模式可以被激励, 透过率频谱上表现为尖锐的谐振峰。该类Fano谐振由单元内3个CSRR局域模式的平面内耦合形成的对称态和反对称态耦合产生, 在传感器、滤波器方面有广阔的应用前景。

采用共沉淀法分别制备了Eu3+、Sm3+单掺和共掺Gd2(WO4)3纳米发光材料, 对所制备的纳米发光材料的结构和发光特性进行了研究。结果表明: 所得样品为Gd2(WO4)3的底心单斜结构, Eu3+的摩尔分数为20%时,Gd2(WO4)3∶20%Eu3+的发光最强。Sm3+对Eu3+有敏化作用,使Eu3+的5D0→7F2发射明显增强。 用464 nm的光激发时, Sm3+对Eu3+的敏化作用强于用395 nm的光激发。 Sm3+的摩尔分数为5%时,样品Gd2(WO4)3∶20%Eu3+, 5%Sm3+的5D0→7F2发射强度最大。 Sm3+的掺入使监测Eu3+的5D0→7F2跃迁的激发光谱强度明显增大, 且拓宽了可被LED有效激发的波长范围。在405 nm和440 nm波长的光激发下, 也可以明显观察到样品Gd2(WO4)3∶20%Eu3+, 5%Sm3+中Eu3+的5D0→7F2跃迁。

利用溶胶-凝胶法制备了Dy3+掺杂的YAl3(BO3)4荧光粉。通过 X 射线衍射仪(XRD)、荧光(FL) 光谱仪对所合成样品的结构和发光性能进行表征。研究了Dy3+离子掺杂浓度和焙烧温度对YAl3(BO3)4∶Dy3+荧光粉的结构和发光性能的影响。结果表明: Y1-xAl3(BO3)4∶Dy3+x在Dy掺杂摩尔分数为x=0.05, 焙烧温度为1 100 ℃时的发光强度最大。Y0.95Al3(BO3)4∶Dy3+0.05荧光粉在774 nm波长光激发下, 最强发射峰位于575 nm。该荧光粉可将700～900 nm和290～450 nm范围内的光转换为染料敏化电池吸收的575 nm附近可见光。

利用传输矩阵理论对无光学损耗和有光学损耗的分布布拉格反射镜(Distributed Bragg reflector,DBR)分别进行了结构分析与优化。在光场正入射条件下, 对具有HL、HLH、LH及LHL结构的DBR内部光场分布情况进行了模拟分析和实验验证。结果表明: 光场正入射到DBR后, 在HL及HLH型DBR结构内部的光场分布最弱。当组成DBR的材料层消光系数为0.01时, HL及HLH型DBR内部产生的能流密度吸收量最小, 为其他结构的10%左右, 材料吸收引起的中心波长反射率降低仅为3.6%; 而LH及LHL型DBR结构由于材料吸收而导致反射率降低29.2%。因此, 采用高折射率材料层作为DBR结构的第一层有利于提高DBR反射率, 降低光学吸收。最后, 通过MOCVD外延生长了具有HL结构的吸收型Al0.12Ga0.88As/Al0.9Ga0.1As DBR结构, 并对其反射特性进行了测试。

介绍了一种高功函数的掺杂钛酸镧的氧化铟透明导电阳极并用其制备了有机光伏器件, 详细研究了该材料对器件性能的影响, 同时对比了ITO为阳极的器件性能。由于ILTO具有较好的掺杂、较高的透过率和高的有效表面功函数等优异的光电特性, 与基于ITO的器件相比, ILTO的有机光伏器件的填充因子、短路电流及功率转换效率均得到了优化与提升, 填充因子由61.1%提高到63.5%, 短路电流由3.26 mA/cm2提高到5.64 mA/cm2, 功率转换效率由0.91%提高到1.45%。

电化学沉积是一种绿色高效的材料制备方法。本实验使用电化学沉积法分别制备了单晶的氧化锌(ZnO)纳米棒阵列和p型的氧化亚铜(Cu2O)薄膜, 并对样品进行了扫描电镜、X光衍射、外量子效率和光电性能测试等一系列的表征和测试。试验结果表明, 通过改变反应溶液中的ZnCl2浓度可以来调控ZnO纳米棒的直径。光电性能测量显示在Cu2O/ZnO间形成了p-n异质结。量子效率的测试证明该异质结可有效地促进载流子的分离和传送, 从而提高太阳能电池的转化效率。

Cu2O-ZnO异质结具有成本低廉、环境友好及制备方法多样等优点, 在太阳能电池领域有很好的应用前景。Cu2O薄膜的高电阻率和低载流子浓度是制约其效率提高的主要原因。本文采用磁控溅射法, 在qV(Ar)∶qV(O2)=90∶0.3时得到单相p型Cu2O薄膜, 电阻率为88.5 Ω·cm, 霍尔迁移率为16.9 cm2·V-1·s-1, 载流子浓度为4.19×1015 cm-3。并结合Cu2O-ZnO异质结能带结构的研究, 对Cu2O-ZnO异质结太阳能电池今后的研究提出了一些建议。

采用溶胶凝胶法制备了非晶铟锌氧化物(a-IZO)薄膜, 并作为薄膜晶体管(TFT)的有源层制备了a-IZO TFT。研究了IZO薄膜中铟锌比对薄膜性质及a-IZO TFT器件性能的影响。结果表明:溶胶凝胶法制备的IZO薄膜经低温(300 ℃)退火后为非晶结构, 薄膜表面均匀平整、致密, 颗粒大小为20 nm左右, 并具有高透过率(＞85 %)。IZO薄膜中的铟锌比对薄膜的电学性能和TFT器件特性影响显著, 增加In含量有利于提高薄膜和器件的迁移率。当铟锌比为3∶2时, 所获得的薄膜适合于作为薄膜晶体管的有源层, 制备的IZO-TFT经过相对低温(300 ℃)退火处理具有较好的器件性能, 阈值电压为1.3 V, 载流子饱和迁移率为0.24 cm2·V-1·s-1, 开关比(Ion∶Ioff)为105。

提出一种快速评价LED可靠性的有效方法。通过测试LED样品的伪失效寿命, 结合Minitab软件进行数据分析, 确定全部样品的伪失效寿命服从二参数的威布尔分布。通过计算威布尔分布尺度参数, 比较不同样品的尺度参数来评价产品的可靠性。该方法对LED的可靠性评价和寿命预测有一定的参考价值。

以修饰的ITO玻璃为衬底, 以不同浓度Zn(NO3)2·6H2O作为电解质溶液, 采用阴极恒流沉积法制备了不同纳米结构的ZnO薄膜。用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、四探针仪(RTS-8)、紫外-可见(UV-Vis)光谱仪、循环伏安等分别表征薄膜的晶相、形貌和厚度、方块电阻、紫外-可见光透过率和氧化还原电位。结果表明: 低浓度溶液沉积得到的c轴取向1D ZnO纳米柱和高浓度溶液沉积得到的致密2D六方ZnO纳米片在可见光范围(400～900 nm)的透过率均可高达85%以上, 方块电阻约为14.5 Ω/□。两种结构的氧化还原电位有显著区别, 纳米柱的为-0.54 V(vs.SCE), 而纳米片的为-0.72 V(vs.SCE), 说明纳米片状的ZnO薄膜具有更为良好的化学稳定性。

利用金属有机物化学气相沉积技术在蓝宝石衬底表面制备了带有p-AlGaN电子阻挡层的400 nm高性能紫光InGaN多量子阱发光二极管。制作了3种紫光LED, 分别带有不同p-AlGaN电子阻挡层结构:Al摩尔分数为9%的p-AlGaN电子阻挡层; Al摩尔分数为11%的p-AlGaN电子阻挡层; Al摩尔分数为20%的10对p-AlGaN/GaN超晶格电子阻挡层。带有高浓度Al电子阻挡层的紫光LED的光输出功率高于低浓度Al电子阻挡层的紫光LED。带有10对p-AlGaN/GaN超晶格电子阻挡层的紫光LED的光输出功率获得了极大的提高, 在20 mA注入电流时测试得到的光输出功率为21 mW。此外, 该LED同时显示了在高注入电流下接近线性的I-L特性曲线和在LED芯片表面均匀的发光强度分布。

发现一种鉴定普洱茶不同发酵时间的快速、简便、科学的方法, 通过利用激光共聚焦拉曼光谱仪, 采用表面增强拉曼光谱技术(SERS), 在600～1 800 cm-1波数段分析了4种发酵时间普洱茶标准品的SERS光谱异同点, 发现在 655, 732, 959, 1 238 cm-1等较为明显的特征峰处存在着明显的差异。研究了普洱茶发酵过程中茶多酚、含氮化合物、有机酸和糖类物质的含量变化规律, 通过SERS光谱分析, 为鉴定普洱茶的品质提供了一种科学、简便、快捷的光学方法。

高光谱遥感器光谱性能参数的准确定标是高光谱遥感器数据定量应用的基本前提。本文基于单色准直光标定法对高光谱遥感器进行了光谱性能参数定标, 通过数据采集软件及数据处理软件对高光谱遥感器光谱性能参数定标数据进行了分析。分析结果显示: 定标测试的重复性在1 h内小于0.2 nm, 在20 h内小于0.35 nm。光谱定标结果表明: 高光谱遥感器的平均光谱分辨率为4.94 nm, 且各高光谱遥感器空间维光谱分辨率均小于5 nm, 典型谱段的平均带宽均在6 nm左右。

理论上研究了吸附在金纳米颗粒表面的CdSe量子点的双光子荧光增强效应。在偶极近似下, 全面地考虑了金纳米颗粒的存在造成的表面等离激元共振增强效应和以金纳米颗粒作为受体的非辐射能量转移效应, 给出了金纳米颗粒对量子点双光子荧光的增强因子。通过数值模拟, 给出了将贵金属纳米颗粒更有效地用于增强双光子荧光的方法, 即将贵金属纳米颗粒的表面等离激元共振峰调至激发波长处, 尽可能地增大激发光的表面等离激元共振增强效应。上述理论分析结果很好地验证了已经报道的实验结果。

设计了一种二维液晶调制光子晶体微腔光衰减器。两条二维三角晶格空气孔光子晶体波导由一个光子晶体微腔连接, 在微腔的点缺陷中填充苯乙炔类液晶。通过施加不同电压, 电场诱导液晶取向以改变液晶的折射率, 从而改变光子晶体微腔的谐振波长, 进而实现光传播强度调节。运用时域有限差分方法和平面波展开法分析了二维液晶调制光子晶体微腔光衰减器的光学特性。数值计算结果表明: 对于1.55 μm通信波段, 通过外界电场控制所填充的向列相液晶的方向可以对这种二维液晶调制光子晶体微腔光衰减器实现3.40%～99.58%的可调谐光输出。