采用高温熔融法和热处理工艺制备得到透明的Er3+/Yb3+共掺杂氧氟微晶玻璃。XRD结果证实析出的纳米晶相为BaYF5。在980 nm激发下, 观察到强的绿光发射, 源于Er3+的2H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2跃迁的上转换发光。根据荧光强度比(FIR)的方法研究了微晶玻璃上转换荧光的温度传感特性, 其最大灵敏度在523 K时为0.003 4 K-1, 表明Er3+/Yb3+共掺氧氟硼硅酸盐微晶玻璃上转换发光在高精度温度传感器方面具有一定的应用前景。

采用溶剂热法成功地制备出了YVO4∶Tm3+纳米荧光粉, 并用X射线衍射仪 (XRD)、透射电子显微镜 (TEM)、紫外分析仪、紫外可见 (UV-Vis) 吸收光谱和光致发光 (PL) 光谱对YVO4∶Tm3+纳米荧光粉进行测试和表征。实验结果表明, YVO4∶Tm3+纳米荧光粉可发出明亮的蓝光, 色纯度和发光强度都很高, 而且具有良好的热稳定性。因此, YVO4∶Tm3+纳米荧光粉是一种十分适用于场发射显示器的荧光粉。

在纳米金刚石场发射的基础上, 研究了纳米金刚石掺混纳米碳管的场发射特性。采用电泳沉积法形成了纳米金刚石与纳米碳管的复合涂层, 经热处理后制备出阴极样品, 然后进行微观表征, 再进行场发射特性测试与发光测试。结果表明, 与未掺混的纳米金刚石阴极样品相比, 复合涂层阴极样品的场发射开启电场明显减小, 场发射电流提高, 在较低的电场下阳极表面荧光粉就可以发光, 但发光不均匀, 出现了“边沿发光”的现象。分析了纳米金刚石掺混纳米碳管场发射性能提高的机理, 是由于纳米碳管掺入之后, 涂层的电子输运能力得到增强, 涂层中有效发射体的数目增加。最后, 解释了“边沿发光”现象的成因。

设计了一种高亮度、高功率半导体激光器单管耦合输出模块, 采用波长为975 nm的10 W的GaAs基半导体激光器, 将半导体激光器输出光束耦合进数值孔径0.18、纤芯直径105 μm的光纤中, 获得10 A电流下的输出功率为9.37 W, 耦合效率为94.3%, 亮度为1.64 MW/(cm2·str)。

将多个(Ir(ppz)3∶FIrpic,1 nm)薄层对称地插入发光区(mCP∶FIrpic)中形成周期性结构, 研究了该结构对蓝光有机发光器件性能的影响。结果表明, 这种结构有效地抑制了发光区位置的漂移, 减小了效率滚降, 提高了光谱的稳定性; 同时增强了载流子的直接俘获复合, 提高了器件的效率。相对于无周期性发光层结构的器件, 最大电流效率从16.55 cd/A提高到20.70 cd/A, 最大功率效率从14.85 lm/W提高到16.26 lm/W, 效率滚降改善了40%。

通过紫外臭氧和等离子体处理两种方式, 对ITO表面进行了处理。将处理之后的ITO玻璃应用于单层有机电致发光器件(SLOLED)中, 探究两种表面处理方式对改善器件性能的影响差别。实验结果表明, 以等离子体处理之后的基片所得到的器件性能要明显优于紫外臭氧处理。基于等离子体表面处理方式, 引入了MoO3和HAT-CN两种缓冲层材料, 研究了这两种材料对SLOLED器件性能的影响。实验结果表明, 以HAT-CN为缓冲层的SLOLED表现出更优越的器件性能。

研究了i-GaN和p-GaN厚度对背照射和正照射p-i-n结构GaN紫外探测器响应光谱的影响。模拟计算发现: 对于背照射结构, 适当地减小i-GaN厚度有利于提高探测器的响应, 降低i-GaN层的本底载流子浓度也有利于提高探测器的响应; p-GaN的欧姆接触特性好坏对探测器的响应影响不大, 适当地增加p-GaN厚度可以改善探测器性能。而正照射结构则不同, i-GaN厚度对探测器的响应度影响不大, 但欧姆接触特性差将严重降低探测器的响应, 适当地减小p-GaN厚度可以大幅度改善探测器的响应特性。能带结构和入射光吸收的差别导致了正照射和背照射探测器结构中i层和p层厚度的选择和设计不同。

为了提升非链式DF激光器输出能量与电光转换效率, 使用有限元分析法, 分别计算了Chang氏电极和粗糙阴极与光滑阳极组成的平板电极间的静电场分布。对于Chang氏电极, 引入了火花针尖端强电场, 计算了火花针紫外预电离放电的电场分布。对于平板电极, 计算了阴极表面毛刺尖端的静电场分布, 发现毛刺会在阴极表面形成一系列较高强度的电场区域而不会导致平板电极间电场均匀性恶化。进而对两种电极进行了脉冲放电实验, 获得了非链式脉冲DF激光器的放电特性和输出参数。实验结果表明: 均匀电场分布有利于提高非链式脉冲DF激光器的输出能量; 自引发DF激光器阴极毛刺尖端强电场有利于实现体放电; 自引发放电更适用于大体积均匀放电。

制备了一种有机铅卤钙钛矿-有机本体异质结杂化串联太阳能电池。采用紫外可见吸收光谱、原子力显微镜对薄膜形貌进行了表征。结果表明: 有机本体异质结层可以有效改善钙钛矿的表面形貌, 增强了可见光的吸收。优化后的串联结构电池的短路电流可达19.14 mA /cm2, 开路电压为0.76 V, 光电转换效率达到了6.54%。钙钛矿电池和有机本体异质结电池串联结构可以同时提高短路电流及填充因子, 二者具有较好的相容性和协同作用。

采用Bphen和BCP制成双电子传输层(Double electron transport layers,DETLs)的有机发光二极管器件, 与Bphen单独作ETL的器件相比, DETLs器件具有较小的空穴漏电流, 效率提升10%。与BCP独自作ETL的器件相比, 更多的电子注入使DETLs器件的效率在50~600 mA/cm2的电流范围内没有衰减。BCP作ETL的器件的效率从50 mA/cm2时的2.5 cd/A衰减至300 mA/cm2的2.1 cd/A, 衰减了16%。Cs2CO3∶BCP独自作ETL的器件效率在50~300 mA/cm2的电流范围内衰减了30%, 而Bphen/Cs2CO3∶BCP作DETLs的器件效率在50~600 mA/cm2的电流范围内衰减幅度为0, 原因是Bphen阻挡了Cs原子扩散至发光层。

设计研制了以分布式布拉格反射镜为腔镜、以主客体掺杂的红光发光材料Alq∶DCJTI为增益介质的有机微腔结构。 通过传输矩阵法对腔内驻波光场进行了模拟, 确定了合理的微腔结构。在紫外脉冲激光的泵浦下研究了微腔的激光性能。该微腔激光器的输出波长位于650 nm, 观察到了明显的激光现象, 其中阈值强度约为110 W·cm-2, 阈值前后的FWHM从4.7 nm窄化到3.2 nm。

基于金/银纳米三明治结构的表面增强拉曼散射(SERS)特性,实现了前列腺特异性抗原(PSA)高灵敏度免疫检测,检测结果具有特异性。采用化学还原法制备金、银纳米粒子, 用4-巯基苯甲酸(4-MBA)及前列腺特异性抗体(Anti-PSA)链接金、银纳米粒子制备免疫探针, 在硅片表面原位生长金、银纳米粒子并链接Anti-PSA制备得到免疫基底。将免疫探针、免疫基底以及PSA组成三明治结构, 进行基于SERS特性的免疫检测。实验结果表明, 纳米银免疫探针与纳米银免疫基底组成的三明治结构具有最佳的检测效果, PSA的检测灵敏度低至1.8 fg/mL(3.490×10-18 mol/L), 可应用于前列腺癌症的早期检测与诊断。

针对当前液晶显示器存在色彩表现不佳的缺点, 从原理上研究了影响液晶显示器色域的主要因素。通过实验, 分别验证了彩色滤光片厚度、LED光源光谱以及量子点材料对液晶显示器色域的影响。通过增加液晶面板的彩色滤光片厚度, 将色域增加了8%; 通过更改LED光源光谱, 将色域提升到85%NTSC以上; 通过采用量子点材料, 实现了100%NTSC以上色域。

为了实现光纤陀螺的快启动, 从超辐射发光二极管(SLD)发光机理出发, 通过分析光源的驱动电流和管芯温度在上电后的变化规律, 建立了SLD的启动模型, 找出了影响SLD启动时间的因素。用高速数据采集卡测得SLD的常温启动时间约为3~4 s, 由温控系统系统引起的功率波动误差为4.5%, 波长的漂移量为0.92 nm。 实验测试结果与建立的理论模型相符,从理论上提出了缩短SLD启动时间和实现陀螺快启动的方法。

结合激光康普顿散射模拟程序4D-MCLCSS和Geant4软件包, 模拟上海激光电子γ源(SLEGS)的γ光产生及其对长寿命裂变产物126Sn的光核嬗变过程, 研究嬗变率与嬗变靶几何参数的依赖关系, 并初步诊断基于SLEGS 的光核嬗变产物分布, 获得126Sn嬗变靶的最佳靶厚和半径分别为16 cm和0.4 cm, 对应的嬗变率为1.89×106 /s。研究结果表明: 基于SLEGS的光核嬗变率比强激光驱动的轫致辐射法要高2倍, 而且升级潜力巨大。

针对包含暖白光和冷白光两种不同LED光源的混合白光LED系统, 提出一种非线性控制混合白光LED系统照度模型的方法论。该混合白光LED系统包含暖白光及冷白光两种不同LED光源。混合白光LED系统总照度取决于两个LED光源所占的光通量比例, 据此提出三维空间下不同电流负载情况下的混合白光LED系统的照度模型,通过简单的光学及电学测试方法校准, 并实验测试验证该三维照度模型的真实性。该方法对混合白光LED系统的应用具有一定参考价值, 而且其适用于多个光源的LED系统, 并不仅限于白光LED。

针对应用于50~150 nm波段的变栅距光栅, 采用球面波曝光系统进行优化设计, 分析了不同宽度光栅的刻槽密度变化和光谱分辨能力。理论分析结果表明, 光栅宽度为4 mm时, 理论分辨能力高于14 000; 光栅宽度为10 mm时, 理论分辨能力约为9 000; 光栅宽度为30 mm时, 理论分辨能力急剧下降, 约为3 000。光栅的宽度越大, 其刻槽弯曲程度就越大, 光栅的光谱分辨能力就越低, 因此球面波曝光系统只适合制作宽度较小的变栅距光栅。

设计合成了一种α-氰基取代二苯乙烯衍生物(Z)-2-(4-氨基苯基)-3-(4-辛烷烷氧基苯基) 丙烯腈(CN-APHP)。通过紫外吸收光谱、荧光发射光谱研究了CN-APHP的光物理性质。利用差示扫描量热分析和偏光显微镜研究了化合物的液晶性质。结果表明, CN-APHP在59~85 ℃之间形成近晶相液晶, 是一种具有聚集态诱导发光增强特性的液晶材料。有序取向的CN-APHP薄膜具有发光各向异性, 其线偏振度约为0.3。

成功制备出高品质的三元AgInS2量子点。通过配体交换法将油溶性AgInS2量子点转为水溶性量子点, 通过dBSA修饰水溶性量子点形成配位体壳, 使量子点具有更好的稳定性(4周)。从透射电子显微镜(TEM)观察到dBSA修饰后的量子点的粒径增加, 分散性较好, 并且在可见光区域有明显的光致发光。用叶酸对dBSA-MPA量子点进行修饰, 并通过傅立叶变换红外光谱进行了验证。将得到的FA-dBSA-MPA纳米复合材料应用于能与叶酸受体特异性结合的乳腺癌细胞中, 并在荧光倒置显微镜中检测到量子点成功对乳腺癌细胞进行了标记。与dBSA-MPA量子点相比, 表面被叶酸修饰后的量子点与癌细胞的结合效率显著提高。

制备Cu掺杂的纳米SnO2/TiO2溶胶, 采用旋涂法在载玻片上镀膜, 经干燥、煅烧制得Cu掺杂的SnO2/TiO2薄膜, 通过对比实验探讨掺杂比例、条件、复合形式等对结构和性能的影响。采用XRD、SEM、EDS、UV-Vis等测试手段对样品进行表征, 并以甲基橙为探针考察了其光催化降解性能。XRD测试结果显示薄膜的晶型为锐钛矿型, 结晶度较高。SEM谱图显示薄膜表面无明显开裂, 粒子分布均匀, 粒径约为20 nm。EDS测试结果表明薄膜材料中含有Cu元素, 谱形一致。UV-Vis吸收光谱表明Cu掺杂以及SnO2/TiO2的复合使得在近紫外区的光吸收比纯TiO2明显增强。光催化实验表明Cu掺杂后使得SnO2/TiO2复合薄膜对甲基橙的光催化降解效率进一步提高, SnO2/TiO2复合薄膜的光催化活性在10%Cu掺杂时达到最高。