采用高温固相法制备了不同Ce3+掺杂浓度的12CaO·7Al2O3(C12A7∶x%Ce3+)陶瓷样品。在350 nm紫外光激发下,样品的发射光谱呈现为主峰位于440 nm的宽带,来源于Ce3+的5d1→ 2F5/2和2F7/2的辐射跃迁。随着Ce3+掺杂浓度的增加,发射强度增大;当Ce3+摩尔分数超过0.7%时,有杂质相出现。为了进一步提高光致发光强度,采用自蔓延燃烧法合成了C12A7∶0.5%Ce3+陶瓷样品。在H2气氛下热处理,通过改变笼中阴离子基团的种类和数目提高了陶瓷闪烁特性(发光强度和衰减时间)。结果表明,C12A7∶Ce3+陶瓷是可应用于闪烁体的潜在材料。

采用一锅法制备出高质量的具有核壳结构的CdSe@ZnS、CdZnS/ZnS量子点。将量子点混入空穴传输材料CBP中形成复合的有源材料,经过几步简单的旋涂操作,制备出相应的绿光、蓝光量子点LED器件。这种方法利用了油溶性量子点和CBP材料的相容性,减少了旋涂操作的步骤,有利于快速制备基于量子点的电致发光器件。基于两步旋涂操作制备的量子点LED,由于阴极与复合有源层之间的能级差较大,导致需要较高的开启电压。在CBP材料中,注入的载流子有可能会被量子点表面缺陷捕获,形成表面态的发光。表面态发光的相对强度依赖于载流子浓度。

制备了Mn掺杂Zn-In-S量子点并研究了Zn/In的量比和反应温度对其发光性质的影响。在Mn掺杂的Zn-In-S量子点的发光谱中观测到一个600 nm发光带。通过改变Zn/In的量比,掺杂量子点的吸收带隙可从3.76 eV(330 nm)调谐到2.82 eV(440 nm),但600 nm发光峰的波长只有略微移动。这些掺杂量子点的最长荧光寿命为2.14 ms。当反应温度从200 ℃增加到230 ℃时,掺杂量子点的发光强度增加并达到最大值;而继续升高温度至260 ℃时,发光强度迅速减弱。此外,测量了Mn掺杂Zn-In-S量子点的变温发光光谱。发现随着温度的升高,发光峰位发生蓝移,发光强度明显下降。分析认为,Mn掺杂Zn-In-S量子点的600 nm发光来自于Mn2+离子的4T1和6A1之间的辐射复合。

选用天然多糖中唯一的碱性多糖——壳聚糖作为稳定剂和包裹剂,成功合成了水溶性的AgInS2量子点/低分子量壳聚糖纳米复合材料(AgInS2/LCSMS)。利用透射电子显微镜(TEM)、FT-IR傅里叶红外光谱仪、紫外吸收光谱、荧光分光光度计等表征手段对纳米复合材料的形貌、化学组成及光学性质进行了研究。结果表明,AgInS2/LCSMS纳米复合材料的粒径约为5~6 nm,在水相中仍具有较稳定的发光。之后,对AgInS2/LCSMS纳米复合材料的生物相容性进行了研究,对比AgInS2/LCSMS纳米复合材料与AgInS2量子点的细胞活性测试结果发现,AgInS2/LCSMS纳米复合材料的细胞活性比AgInS2量子点有了明显的提高,说明通过低分子量壳聚糖的包裹可以明显提高纳米材料的生物相容性。因此,这类具有较好水溶性和生物相容性的荧光 AgInS2/LCSMS纳米复合材料可作为优良的生物荧光标记材料在生物医学检验、细胞以及活体成像研究中有广泛的应用前景。

通过高温固相法成功合成了一种新型蓝光荧光粉BaKBP2O8∶Eu2+,分别用XRD和荧光光谱表征了其结构与光学性能。结果表明,Eu2+的引入并没有显著改变其四方相的晶体结构。样品的激发光谱(监测波长为443 nm)是由主晶格吸收的307 nm吸收肩与Eu2+离子4f7-4f65d 跃迁的346 nm主峰组成。在紫光激发下,样品的发射光谱为蓝色。当Eu2+离子摩尔分数为0.03时,样品的发射强度达到最大值。然而,随着Eu2+浓度的进一步增加,由于浓度猝灭机制,其发射强度开始降低。在超过370 K的温度下,荧光粉样品的相对发光强度仍然超过50%。BaKBP2O8∶Eu2+的色坐标为(0.176 6,0.168 1)。

采用高温固相法合成一种单一纯相绿色荧光粉Ca8MgLu(PO4)7∶Tb3+,通过X射线衍射(XRD)、荧光光谱(PLE,PL)和荧光寿命曲线研究了Ca8MgLu(PO4)7∶Tb3+的发光性能。Ca8MgLu(PO4)7∶Tb3+ 能被378 nm的近紫外光激发,Tb3+ 发生5D4-7F5 跃迁发出绿光,色坐标为(0.324,0.592)。 Ca8MgLu(PO4)7∶Tb3+ 的量子效率可达84%,热猝灭性能良好: 在150 ℃和200 ℃的发光强度积分分别是25 ℃的90.71%和86.36%。研究结果表明Ca8MgLu(PO4)7∶Tb3+ 是一种理想的适于 NUV-LED芯片激发的白光LED 用绿色荧光粉。

以3-溴代-N-丁基咔唑和4-苯基-3-氨基硫脲为原料,合成了一种新型含咔唑基的硫脲席夫碱L,使用紫外-可见光谱、荧光光谱、核磁氢谱以及质谱等对其成分结构、离子识别性能、识别模式进行了研究。结果表明: L对Hg2+和Ag+具有快速响应的可视化选择性识别。当Hg2+或Ag+加入后,L溶液的颜色由无色立刻变为黄色;同时,L溶液中加入Hg2+和Ag+后,荧光光谱有不同变化,且其他离子的存在并不干扰L对Hg2+和Ag+的选择性识别。研究还发现,L对Hg2+和Ag+的荧光识别模式不同: 加入Ag+后,L与Ag+生成了配合物,发生荧光猝灭;加入Hg2+后,L先与Hg2+络合发生荧光猝灭,然后脱去HgS。

制备了多层结构合成的白光有机电致发光器件(WOLEDs),通过在发光层中加入一层空穴阻挡层TPBi来提高器件的光谱稳定性。当TPBi厚度为2.5 nm时,在电压由8 V升高到12 V的过程中,CIE色坐标的变化量为(0.031,0.006)。器件的电流效率为24.7 cd/A,外部量子效率最大为8.2%。相对于没有加入中间层的器件,8 V电压下的色坐标由(0.435,0.472)变为(0.333,0.439)。实验结果表明,在发光层中添加中间层可以改变器件发光的色坐标并提升光谱的稳定性。

以9,9′-(1,3-苯基)二-9H-咔唑(mCP)和1,4-二(三苯甲硅烷基)苯(UGH2)为母体，将常用的蓝光染料二(3,5-二氟-2-(2-吡啶)苯基-(2-吡啶甲酸根))合铱(Ⅲ) (FIrpic)掺入这两种母体材料中，制得具有双发光层结构的蓝色磷光有机电致发光器件，并对整个物理机制进行了阐述。该器件较基于mCP或UGH2为母体的单发光层器件有着更高的器件效率。器件的最大电流效率、功率效率、外量子效率分别为21.13 cd/A、14.97 lm/W、10.56%。器件亮度从100 cd/m2到3 000 cd/m2时，效率滚降为34.2%。

分别采用NaOH和HCl溶液对废旧氧化铟锡（ITO）基板进行再生处理，用原子力显微镜（AFM）观测了处理后的ITO表面形貌，并基于再生处理过的ITO制备了有机电致发光器件（OLED），系统研究了器件的性能。结果表明，上述方法可以有效去除废旧ITO残留的铝电极并改变其表面的化学结构，提高了器件的特性，尤其以NaOH单次处理最为有效。以此制备的OLED器件电流效率达到12.08 cd/A，较之未回收利用的新ITO所制备的器件提高了14.7%；外量子效率达到5.23%，提高了11.7%。另外，经不同方法处理后，器件中生色团与生色团之间、生色团与助色团之间的空间位阻增大，器件发光光谱肩峰效应增强。

新型IPTO（PrTiO3掺杂In2O3）薄膜的可见光透过率及导电性可与商业化的ITO薄膜媲美。采用双源电子束设备制备了一种新型的IPTO透明导电薄膜，通过开尔文探针法测试，其功函数为5.14 eV。为验证新型IPTO透明导电阳极对有机电致发光器件性能的影响，将IPTO替代商业化ITO作为阳极制备了有机电致发光器件。基于IPTO阳极的器件的亮度最大值为85 140 cd/m2，外量子效率最大值为3.16%，分别为以ITO为阳极的器件的3倍及1.13倍。这种性能的改善是由于IPTO具有较小的表面粗糙度及较高的功函数，可以降低阳极的注入势垒，有利于电荷向有机层注入，改善了器件内的空穴及电子的注入平衡。

通过MOCVD和CVD生长技术，利用高Al组分AlGaN和单层石墨烯材料进行纵向集成，成功制备了日盲紫外-近红外双色探测器。在工作温度为室温、调制频率为209 Hz以及工作电压分别为10 V和5 V的工作条件下，所制备的双色探测器在紫外波段263 nm处的响应度为5.9 mA/W，在近红外波段1.15 μm处的响应度为0.67 mA/W，并且探测器的响应度均随着工作电压的增加而增大。

利用MgO和低温ZnO的缓冲层技术，在c面蓝宝石衬底上用等离子体辅助分子束外延（P-MBE）的方法生长了高质量的ZnO单晶薄膜。通过XRD测试，ZnO薄膜样品具有c轴方向的择优取向，其（002）方向摇摆曲线的半高宽（FWHM）仅为68.4 arcsec，（102）方向摇摆曲线的半高宽（FWHM）为1 150 arcsec，显示了外延薄膜极高的晶体质量。另外从扫描电子显微测试结果和原子力显微测试结果来看，ZnO薄膜具有极为平整的表面，3 μm×3 μm面积内的均方根粗糙度仅为0.842 nm，接近原子级的平整。拉曼光谱（Raman）和荧光光谱（PL）测试结果显示，ZnO薄膜样品内部的应力基本释放，而且具有极低的点缺陷密度。高质量ZnO单晶薄膜的实现为ZnO基的光电器件的制备提供了坚实的基础。

GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)具有大的禁带宽度、高电子饱和速度、异质结界面的高二维电子气浓度、高击穿电压以及高的热导率，这一系列特性使它在高频、高功率、高温等领域得到了广泛的认可。本文首先论述了制约氮化镓高电子迁移率晶体管器件性能提高所遇到的问题及解决方法；然后，着重从优化材料结构设计和器件结构设计的角度，阐述了氮化镓高电子迁移率晶体管器件在高频高功率领域的最新研究进展；最后，讨论了器件进一步发展的方向。

针对高功率半导体激光器存在的光束质量差、单元功率低的缺点，利用合束技术来提高激光功率及光束质量，配合QBH光纤前端帽优化聚焦镜以实现高效耦合。采用11个条宽5.4 mm的迷你线阵合束，通过光束整形、空间合束、偏振合束和波长合束，聚焦耦合进200 μm/0.2光纤。在50 A电流下，实现连续386 W输出，功率密度为1.23 MW/cm2，电光效率为43.6%。在200 W的功率下，该激光器可以切割厚度为1 mm的不锈钢薄板。

针对大功率LED芯片的散热问题，提出了一种基于电晕放电原理的离子风散热方案。通过试验，研究了电晕放电的电学性能，同时探寻了放电电压对制冷效果的影响以及温降随电晕放电功率的变化规律。结果表明，放电间距相同时，对发生器施加负电晕能够在较低的电压下产生离子风，降温效果显著。电晕电流平方根与放电电压呈线性关系。电晕放电功率为1.5 W、放电间距为10 mm时，散热效果最好。

为了计算自然光照度，需要从CIE定义的15种天空类型中正确选择一种对应当前实际天空。首先根据朝向太阳与背向太阳的垂直天空照度的比值将15种天空类型划分为6组，然后根据天空光透过窗口在空间模型两个不同测量点形成的照度的比值对6组天空类型做进一步划分，最终实现对CIE定义的15种天空类型的选择。将天空类型的选择结果与实际天空类型相比较，结果表明，这种天空类型选择方法所得结果可以准确地对应当前实际天空类型。

利用节流的高压冷却介质在微蒸发腔内相变吸热，设计了一种用于大功率激光二极管制冷的封装组件。该组件采用高热导的无氧铜，用精密线切割、化学腐蚀等技术制作微蒸发腔，再通过自制的焊接设备完成制冷组件的封装。按照大功率激光二极管条的发热模型，理论上对微蒸发腔制冷组件的温度分布进行了数值模拟，结果与60 W激光二极管条的散热实验符合较好，得到制冷剂流量为23 mL/min时的热阻为0.289 ℃/W。

建立了5×5 AlGaInP材料LED微阵列的有限元热分析模型，根据计算对模型进行了简化。结果表明，简化模型与原始模型的温度分布规律基本一致，计算得到的两种模型在工作1.5 s时的温度相对误差为0.8%。使用简化模型模拟了含104个单元、尺寸为10 mm×10 mm×100 μm的芯片的温度场分布，工作1.5 s时的芯片中心温度已达到360.6 ℃。为解决其散热问题，设计了两种散热器，并对其结构进行了优化，分析了翅片数量、翅片尺寸、粘结材料对芯片温度的影响。

荧光粉粒子浓度的优化设计是改善白光LED颜色品质和流明效率的重要手段。通过光学仿真方法可以分析荧光粉层不同粒子浓度对LED光强分布和色度均匀性的影响。仿真结果表明，随着荧光粉粒子浓度的增加，荧光粉层对蓝光的散射和吸收增强，LED的流明效率增大，光强分布逐渐变均匀，光斑的色度由蓝光逐渐向白光转变。当荧光粉的粒子浓度为105 /mm3时，LED的光强分布最均匀，接近朗伯余弦分布。此时，LED光斑的色度坐标接近等能白光源，色度均匀性的空间分布较好。