采用传统高温固相法制备了GdNbO4∶10%Yb3+,x%Er3+荧光粉。利用XRD对样品的晶体结构进行了分析, 结果表明所得的样品为纯相。在980 nm 光纤激光器激发下, 测量了样品的上转换发射光谱, 实验发现样品发生了浓度猝灭。利用荧光强度比(FIR) 方法研究了GdNbO4∶Yb3+/Er3+荧光粉的温度传感特性, 结果表明灵敏度随温度的升高先增大后减小。建立了Er3+的两个绿色发射能级的温度猝灭物理模型并用其成功解释了样品的绿色上转换发光温度猝灭现象。

通过静电纺丝技术获得直径约为700 nm, 均匀且随机取向的亚微米级Eu(DBM)3Phen/PMMA纤维。在紫外光辐射下, 亚微米级荧光纤维发出明亮的红色荧光。其激发光谱表明, 荧光纤维有效激发波长范围为200～400 nm。利用积分球配以CCD 探测器, 在367 nm长波紫外LED激发下对荧光纤维开展绝对光谱功率测试。当LED泵浦功率为535.76 μW时, 厚度80 μm的Eu(DBM)3Phen/PMMA纤维薄层对紫外辐射的吸收率高达89%, 350～850 nm范围内发射的总绝对光谱功率、总光子数和总荧光量子产率分别为36.56 μW、11.46×1013 cps和12.94%。亚微米级Eu(DBM)3Phen/PMMA纤维薄层中, Eu3+较高的跃迁发射几率及较大的发射截面使得纤维可以高效吸收紫外辐射并转变为可见光, 在提高太阳能电池光电转换效率方面具有潜在应用价值。

采用高温固相法制备Li+掺杂Sr2MgSi2O7∶Eu2+,Dy3+ 长余辉材料, 对样品进行X射线衍射、扫描电镜、激发光谱、发射光谱、余辉衰减曲线和热释光曲线表征, 研究了Li+ 掺杂对Sr2MgSi2O7∶Eu2+,Dy3+ 发光性能的影响。实验结果表明: Li+ 掺杂对样品激发光谱和发射光谱的峰形、峰位基本没有影响, 但是能改善样品的余辉性能。与未掺杂Li+的样品比较, Li+ 掺杂摩尔分数为2.5%样品的初始发光强度提高了1.5 倍, 余辉衰减常数提高了1.6 倍。通过热释光曲线表征分析陷阱数量并计算了陷阱深度, 分析表明, 掺杂Li+ 能增加基质中氧空位的数量, 适量增加陷阱深度, 从而提高材料的发光性能。

利用高温热分解法制备了LiLuF4∶Yb,Tm@LiGdF4核壳纳米晶。在980 nm激光激发下, 与未包覆的样品相比, LiLuF4∶Yb,Tm@LiGdF4核壳纳米晶的发光增强了15倍左右, 这主要是因为通过惰性壳层的包覆可以有效抑制表面猝灭效应。另外, 随着核中Yb3+离子的摩尔分数从20%增加到100%, 上转换发光强度逐渐增大, 最大增加了12.4倍左右。这主要是由于增加Yb3+离子的浓度可以增加纳米粒子对激发光的吸收和提高Yb3+到Tm3+的能量传递速率。所制备的LiYbF4∶2%Tm@LiGdF4核壳纳米晶的发光效率高达4%。

以CdS、Se、Zn粉和玻璃基质为原料, 采用高温熔融法制备了CdSxSe1-x量子点硅酸盐玻璃, 研究了ZnO含量对CdSxSe1-x量子点发光玻璃微观结构及发光性能的影响。结果表明: ZnO对CdSxSe1-x量子点玻璃的发光性能有显著的影响, 紫外-可见吸收光谱和荧光光谱分析结果说明在470 nm蓝光激发下, 掺ZnO的CdSxSe1-x量子点玻璃中CdSxSe1-x量子点处于强限域区, 出现了强烈的带边激子发射现象, 证明量子点具有明显的量子尺寸效应。当样品中ZnO的质量分数为13%时, 荧光光谱峰强最大, 半峰宽最窄。

采用高温固相法制备了一系列(Zn1-x,Mgx)2GeO4∶Mn2+(0≤x≤0.25)绿色荧光粉, 并研究了Mg离子对(Zn1-x,Mgx)2GeO4∶Mn2+的结构、荧光以及长余辉发光性能的影响。Mg离子取代Zn进入Zn2GeO4晶格, 形成(Zn1-x,Mgx)2GeO4固溶体, 并产生了晶格畸变。光谱分析结果表明, 样品中位于533 nm的绿色荧光源于Mn2+的4T1(4G)→6A1(6S)跃迁。随着Mg离子浓度的增加, (Zn1-x,Mgx)2GeO4∶Mn2+样品的激发光谱出现了蓝移现象, 说明Mg离子进入到Zn2GeO4晶格中对其晶格结构产生了影响, 导致(Zn1-x,Mgx)2GeO4的带宽发生改变。发射光谱则表明Mg离子进入Zn2GeO4晶格引起Mn2+的4T1(4G)→6A1(6S)跃迁绿色荧光发光强度的增强。Zn2GeO4基质中的氧空位缺陷陷阱深度由于基质带宽的变化而变深, 样品具有良好的长余辉发光效果。通过热释光谱分析研究了材料中缺陷陷阱的特征, 进一步证实了(Zn1-x,Mgx)2GeO4中缺陷陷阱深度发生改变。根据光谱分析结果给出了(Zn1-x,Mgx)2GeO4∶Mn2+中荧光与余辉发光的产生机理。

采用甚高频等离子体增强化学气相沉积技术, 以SiH4、CH4和O2作为反应气源, 通过调控O2流量在250 ℃下制备强光发射的非晶SiCxOy薄膜。利用光致发光光谱、荧光瞬态谱、Raman光谱、X射线光电子能谱及红外吸收谱对薄膜的光学性质和微结构进行表征与分析, 进而讨论其可调可见光发射机制。实验结果表明, SiCxOy薄膜发光性质与薄膜中的氧组分密切相关。随着薄膜中氧组分的增加, 其发光峰位由橙红光逐渐向蓝光移动, 肉眼可见强的可见光发射。荧光瞬态谱分析表明,薄膜的荧光寿命在纳秒范围。结合X射线光电子能谱和红外吸收谱对薄膜的相结构和化学键合结构进行分析, 结果表明薄膜的主要相结构和发光中心随O2流量的变化是其可调光发射的主要原因。

通过将a-Ge∶H/a-SiNx多层膜进行氧化, 制备了nc-Ge/SiNx多层膜。观察到了室温下的强烈可见光发射, 发光波长为500 nm。通过分析, 排除了与量子限制效应有关的光发射机制, 也排除了与Si和N相关的缺陷产生的复合机制, 认为该发光源于氧化后的a-SiNx介质层中带尾态之间的辐射复合, 最有效的激发能量约为介质层的带隙。

利用Witting反应合成了一种含吡啶和吡唑基团的π共轭结构刚性有机分子6-苯基-4′-(4-［4-(1H-吡唑)乙烯］苯基)-2, 2′-联吡啶, 采用元素分析、红外光谱、核磁共振氢谱、质谱等方法对其进行了表征。通过理论计算研究了化合物的吸收光谱特点, 实验研究了化合物在几种不同溶剂中的紫外吸收光谱及荧光发射光谱。研究结果表明, 所合成的化合物具有优良的蓝色荧光性能, 作为发光材料具有潜在的应用价值。

为了实现传统白光LED光源与植物照明用光源之间的快速转换, 采用高温熔融造粒的方式制备了不同质量分数CaAlSiN3∶Eu2+(CASN∶Eu2+)掺杂的荧光聚碳酸酯(PC)透光罩, 并进行了结构和光学分析。制备了荧光PC透光罩配备的T8型LED灯管, 测试了其EL光谱、相关光学性质以及对于生菜的种植效果。结果表明, CASN∶Eu2+荧光粉在掺杂过程中性质稳定, 该灯管随着配备的透光罩的荧光粉掺杂浓度的提高, 相对应的WLED的色坐标从(0.327 2, 0.346 7)变化到(0.389 5, 0.382 4), 色温从5 757 K下降到3 807 K, 显色指数从70.3上升到77.6, 但光效略有减弱。配备了荧光粉质量分数为4‰透光罩的T8型白光LED灯管的光质更适合生菜生长。

以键弛豫理论和核壳模型为基础, 建立尺寸-键参数-拉曼谱三者统一的函数关系式, 得到了不同尺寸下的 Ⅳ 族材料键长、键能和配位数。阐明了小尺寸下的Ⅳ族材料拉曼谱发生红移是由于有效配位数缺失引起的。通过这一理论方法可以得到拉曼谱中含有的物理信息,极大地扩展拉曼散射技术的应用范围。

通过调整非故意掺杂氮化镓层的厚度, 分析氮化镓基LED外延生长过程中应力的演变行为, 以控制外延片表面的翘曲程度, 从而获得高均匀性与一致性的外延片。由于衬底与外延层之间的热膨胀系数差别较大, 在生长温度不断变化的过程中, 外延片的翘曲状态也随之改变。在n型氮化镓生长结束时, 外延片处于凹面变形状态。在随后的过程中, 外延薄膜“凹面”变形程度不断减小, 甚至转变为“凸面”变形, 所以n型氮化镓生长结束时外延片的变形程度会直接影响多量子阱沉积时外延片的翘曲状态。当非掺杂氮化镓沉积厚度为3.63 μm时, 外延片在n型氮化镓层生长结束时变形程度最大, 在沉积多量子阱时表面最为平整, 这与PL-mapping测试所得波长分布以及标准差值最小相一致。通过合理控制非故意掺杂氮化镓层的厚度以调节外延层中的应力状态, 可获得均匀性与一致性良好的LED外延片。

研究了以聚酰亚胺为基板的p型低温多晶硅薄膜晶体管在不同弯曲半径下的偏压稳定性。当曲率半径从15 mm变到3 mm时, 在拉伸弯曲状态下, 阈值电压和平坦时保持一致(Vth＝-1.34 V), 迁移率μsat从45.65 cm2/(V·s)降到45.17 cm2/(V·s), 开关比增大; 在压缩弯曲状态下, 转移特性曲线和平坦状态保持了非常好的一致性。在最小弯曲半径为3 mm时, 进行了正负偏压稳定性测试, 结果表明, 器件依然具有很好的稳定性。

为了探究PVK对倒置平面异质结钙钛矿太阳能电池电子传输层的影响, 向电子传输层PCBM中添加了一种富电子的聚乙烯基咔唑(PVK)。采用原子力显微镜、PL光谱对薄膜进行了表征。实验结果表明: 少量PVK的添加提高了覆盖在钙钛矿薄膜上PCBM层的平整度。当PVK的添加质量分数为4%时得到最佳器件效率, 相比于纯PCBM作为电子传输层的器件, 器件效率由(5.11±0.14)% 提升到(9.08±0.46)%。当PVK的添加质量分数大于4%时, 粗糙度又趋于变大。PL光谱显示, 少量PVK的加入使钙钛矿/电子传输层薄膜的PL强度降低, 并使PL峰蓝移。研究表明: 向PCBM中掺杂适量PVK能够改善钙钛矿/电子传输层/Al的界面接触, 减少漏电流, 并能够减少钙钛矿表面陷阱和晶界缺陷, 减少电荷复合, 从而提高了器件性能。

为了研究柔性太阳能电池的性能, 通过太阳能电池减薄工艺制备出轻质柔性GaInP/Ga(In)As/Ge三结太阳能电池芯片。尺寸为40 mm×60 mm的电池芯片重量为0.7 g, 仅为常规175 μm厚度电池重量的30%。验证了柔性电池工艺的可行性, 制得的柔性电池转换效率达到了30.64%, 同常规厚度电池十分接近。对比测试了两种样品不同温度下的暗电流曲线, 拟合了两种电池样品的温度系数, 结果表明: 电池的温度系数与衬底类型无关, 只与电池PN结本身相关。

光声层析(Photoacoustic tomography,PAT)成像结合了超声成像的高分辨率和光学成像的高对比度的优势, 是一种新型的生物医学成像模式。PAT成像算法包含两个逆问题, 即根据组织产生的光声信号构建初始声压分布图(即图像重建)以及在此基础上估算成像区域的光学特性参数。后者是一个非线性的不适定问题, 通常称为定量光声层析(Quantitative photo-acoustic tomography, qPAT)成像。本文在介绍光声成像原理的基础上, 对主要的qPAT算法进行综述, 讨论各自的优势和不足, 并对未来可能的发展方向进行展望。

采用化学还原法制备了以Au为核、包覆Ag的双金属核壳Au@Ag纳米粒子, 并成功地用于表面增强拉曼光谱(SERS)分析测试。通过改变制备液中Ag/Au的量比来调控Ag壳包覆厚度。采用透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见光谱仪(UV-Vis)对Au@Ag纳米粒子的构貌进行表征。TEM显示明显存在核壳结构, 且Ag壳层随Ag/Au的量比的增加而逐渐变厚; UV-Vis表明随着Ag/Au的量比的增加, Au@Ag纳米粒子出现了Au核与Ag壳吸收峰的2个等离子体共振峰, 同时伴随着Au峰的蓝移和Ag峰的红移。以双甲脒为分析物, 考察了不同Ag/Au的量比时的Au@Ag纳米粒子的SERS活性。结果表明, SERS活性随Ag/Au的量比的增加先增大后减小, 在6∶5时其SERS增强效应最佳, 此时Ag壳厚度约为6 nm。以对巯基苯胺(4-ATP)、结晶紫(CV)和双甲脒为分析测试对象, 对比了Au@Ag、Ag、Au 3种基底的SERS活性。结果表明, 所制备的Au@Ag纳米粒子的SERS活性要明显优于单纯的Au、Ag纳米粒子。

植物油市场中出售的芝麻油、玉米油和花生油有多种品牌, 不同品牌间价格差距较大, 且存在假冒的现象, 利用荧光光谱技术可以无损地鉴别购买油种是否为标签所标种类。主成分分析方法及平行因子方法可对这3种油种进行人工分类, 但其存在类间距离相比于类内距离过小的不足, 在结合传统的聚类分析方法时, 会造成误分类现象。本文以提高类间距离、达到正确聚类为目标, 经过比较分析, 选择均值、标准差、光谱重心坐标、二阶混合中心距、相关系数、等价椭圆二倍倾角正切值、在重心激发波长处的发射光谱的偏度系数和峰度系数作为统计参数, 相比于直接使用聚类方法, 芝麻油分类的正确率从92.3%提高到100%, 玉米油分类的正确率从75%提高到100%, 花生油从57.1%提高到100%。用偏最小二乘判别分析方法验证了本文方法的合理性。本文方法可以用于植物油检测仪器的自动分类, 利于市场监管及指导人们日常消费。

分析脉冲宽度调制(PWM)双通道输出白光LED的混合调光方法, 建立PWM与混合光源输出的光通量和色温之间变化关系的非线性数学模型。基于ZigBee无线通信模块CC2530作为双路PWM输出, 控制以SN3350为核心的LED恒流驱动电源, 完成占空比可调的暖白和冷白两路白光LED的色温和光通量混合调光控制系统设计, 并通过高精度快速光谱辐射计HAAS-2000测试系统进行测试。实验结果表明, 双路PWM能够较好地实现对LED色温和光通量的输出大小进行控制, 混合光源相关色温在3 250~15 000 K范围内连续可调。理论计算与系统控制的光通量和色温存在的相对误差分别小于1.70%和8.50%。

本文主要通过荧光光谱法与分子对接技术研究了在298, 303, 310 K温度下头孢他啶(CFD)与胰蛋白酶(TRP)之间的作用机制。研究结果表明, CFD与TRP之间是通过1∶1的静态猝灭方式相互作用。依照双对数方程处理荧光猝灭数据得到了CFD与TRP作用的结合常数Ka和结合位点数n。通过热力学方程求得了不同温度下CFD与TRP作用的热力学参数。实验数据表明, 它们之间的作用力主要是疏水作用和氢键作用, 这与分子对接技术所得的结果是一致的。