采用溶胶-凝胶法制备了KBaGd(MoO4)3∶Dy3+荧光粉，并借助于扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、激发光谱、发射光谱及荧光衰减曲线等测试手段对其形貌、结构及光谱性能进行了分析。结果显示：与高温固相反应法相比，采用溶胶-凝胶法得到的样品粒径均匀，且形状更加规则。在近紫外光(390 nm)的激发下，KBaGd(MoO4)3∶Dy3+荧光粉的两个主发射峰分别位于485 nm与577 nm处，样品蓝黄比约为0.7。在KBaGd(MoO4)3基质中，Dy3+离子的最佳掺杂摩尔分数为10%，引起浓度猝灭的机理是激活离子间的电偶极间相互作用。随着Dy3+离子浓度的升高，样品荧光寿命缩短，且荧光衰减曲线逐渐偏离单指数变化。

采用熔融退火法制备得到Er3+/Yb3+共掺的TeO2-ZnO-Bi2O3玻璃。通过热处理微晶化析出Zn2Te3O8等微晶和引入Ag纳米晶这两种方式，玻璃的发光性能均有所提升。然而，对含Ag纳米晶玻璃进一步热处理后，玻璃的发光性能下降。针对银纳米晶的引入易导致热处理过程中玻璃基体过度析晶的问题，进一步采用电场辅助热处理方法来控制Ag纳米晶与微晶的析出。对含Ag纳米晶玻璃进行电场辅助热处理后，Ag纳米晶析出量增多且微晶没有过度生长，玻璃的发光性能得到进一步提升。

采用溶胶凝胶法合成稀土离子掺杂CaY_1-xAlO₄∶xRE³⁺(RE=Dy,Ho,Sm,Tm)荧光粉。采用X射线粉末衍射仪(XRD)、高分辨率透射电镜(TEM)和荧光分光光度计(PL)分别对荧光粉的物相结构、形貌以及荧光性能进行表征。研究结果表明，所合成样品为四方晶系结构的纳米级材料，在紫外光激发下，掺杂离子均表现出特征的f-f电子跃迁发射，当Dy3+、Ho3+、Sm3+和Tm3+ 的掺杂摩尔分数分别为0.03，0.015，0.015，0.02时，样品发光强度最大，分别发射出白光、绿光、橙光和蓝光。

采用种子生长法，分别制备了金纳米星和金纳米双锥，利用透射电子显微镜、紫外-可见(UV-Vis)分光光度计等对样品进行了表征，并评价了金纳米星和金纳米双锥的光热转换性能、生物相容性以及体外光热治疗性能。结果表明，金纳米星和金纳米双锥的UV-Vis吸收峰位于808 nm和815 nm左右。在808 nm激光辐照下，光热转换效率分别为48.43%和53.68%。细胞实验表明，金纳米星和金纳米双锥具有良好的生物相容性。808 nm激光辐照5 min后，MCF-7细胞存活率分别降至22.54%和13.73%；且在同等条件下，金纳米双锥具有更加优异的光热治疗性能，是一种安全、高性能的肿瘤光热治疗用纳米探针材料。

采用高温固相法制备了SrLaGa3O7∶xSm3+长余辉材料，通过XRD、荧光光谱、热释光谱分别对样品的结构以及发光性能进行了研究，探究了Sm3+掺杂浓度对样品自身长余辉发光性能的影响。研究结果表明：样品在254 nm紫外光照射后，SrLaGa3O7∶xSm3+在386 nm有明显的长余辉发光，可持续60 min，主要是由于样品中空位引起的发光。随着掺杂Sm3+浓度的增加，样品的发射光谱和余辉强度先增强后减弱，并出现明显的红移现象，这与Sm3+掺杂所造成的空位浓度密切相关。当Sm3+的摩尔分数达到0.5%时，样品在420 nm处展现最佳的长余辉性质。热释光谱表明掺杂后的样品中存在两种不同的陷阱，分别是由氧空位和锶空位引起的，这两种陷阱不仅影响样品的发光强度，而且充当俘获中心从而影响样品的余辉性能。

为研究电子束退火对Li-N共掺杂ZnO薄膜性能的影响，首先利用溶胶-凝胶旋涂法在p型Si(111)衬底上制备Li-N共掺杂的ZnO前驱膜，然后用电子束对前驱膜进行退火。退火时，电子束加速电压10 kV，退火时间5 min，聚焦束流123 mA，束流为0.7～1.9 mA，最后得到Li-N共掺杂的ZnO薄膜。XRD谱分析表明，当束流高于1.5 mA之后，薄膜为六方ZnO和立方ZnO的混合多晶薄膜，且有金属Zn生成，导致薄膜有较强的绿光发射。SEM图片分析显示，薄膜的晶粒尺寸随束流增加而增大，当束流高于1.5 mA后，晶粒尺寸变化不大，约为60 nm。光致发光(PL)谱和激光拉曼谱的分析结果证实Li、N元素已掺入ZnO晶格中，PL谱中观察到Li元素掺杂引起的紫光发射，拉曼散射光谱中观察到N替代O位的缺陷振动模式。

采用柠檬酸燃烧法制备了Ho,Yb∶(LaLu)2O3纳米粉体，确定了其制备的适宜条件。制得的粉体分散性较好，粒径均匀，平均粒径约为55 nm。研究了掺杂不同摩尔分数Ho3+和Yb3+对粉体荧光光谱的影响，980 nm泵浦源激发下得到的粉体的上转换光谱显示，粉体发出484 nm蓝光(5F3→5I8)、551 nm绿光(5S2/5F4→5I8)、660 nm红光(5F5→5I8)。并讨论了掺杂离子Ho3+-Yb3+的上转换发光机制。

用高温固相法制备了Lu2O3∶xPr3+与Lu2O3∶0.1%Pr3+,yM (M=Li+，Na+，K+，Ca2+，Ba2+)荧光粉。用XRD对其结构进行表征，测量了激发光谱、发射光谱和发光衰减曲线，分析了金属离子Li+、Na+、K+、Ca2+、Ba2+掺杂对Lu2O3∶Pr3+样品发光强度及荧光寿命的影响。结果显示：掺杂金属离子后的样品仍为纯Lu2O3立方晶相结构；与Lu2O3∶0.1%Pr3样品在632 nm处的发光强度比较，分别掺杂12%的Li+、8%的Na+、8%的K+获得样品的发光强度提高了7.32，4.11，2.55倍，掺杂了Ca2+和Ba2+的样品发光强度均减弱；与Lu2O3∶0.1%Pr3+样品荧光寿命比较，掺杂Li+、Na+、K+、Ca2+、Ba2+获得的样品1D2能级荧光寿命均缩短。

为了改善有机电致发光器件的性能，利用CsN3作为N掺杂剂，以B3PYPPM为电子传输材料，制备了基于绿色磷光材料Ir(ppy)3的高效率有机电致发光器件。针对不同N掺杂浓度和掺杂厚度的器件进行研究，最终得到最佳N掺杂器件B，器件结构为ITO/HAT-CN(5 nm)/TAPC(70 nm)/TCTA∶Ir(ppy)3(15%,20 nm)/B3PYPPM(17 nm)/B3PYPPM∶CsN3(10%,63 nm)/Al。实验结果表明，浓度与厚度适当的N掺杂器件能有效提高器件的电流效率和功率效率。CsN3作为一种高效的N掺杂剂，与电子传输材料B3PYPPM掺杂后，有效地降低了电子的注入势垒，增加了电子注入，提高了电子迁移率，改善了电子的注入和传输能力，使载流子更加平衡，从而降低了器件的开启电压和驱动电压，有效地提高了电流效率和功率效率。最佳N掺杂器件B开启电压仅为2.1 V，最大电流效率和功率效率分别为67.0 cd/A、91.1 lm/W。值得注意的是，在1 000 cd/m2亮度下，最佳N掺杂器件B的功率效率仍能达到80.1 lm/W。

采用热蒸发法沉积无毒、稳定、价廉的无机氧化物MoO3，将其作为钙钛矿电池的阳极缓冲层。结果表明，MoO3阳极缓冲层的引入有利于增强光吸收层到阳极的空穴提取效率，使电池的短路电流密度(Jsc)和填充因子(FF)均有较大幅度提高，取得了9.96%的平均光电转换效率(PCE)。此外，实验发现，MoO3阳极缓冲层可以阻挡酸性的PEDOT∶PSS对ITO的腐蚀，有利于增强电池的稳定性。

为了研究分析界面电荷等特性对器件的影响，制备了基于P3HT给体的单/双受体平面异质结(PHJ)有机太阳能电池(OPV)。首先研究了P3HT膜厚、P3HT溶剂和P3HT膜层的干燥时间对器件性能的影响。为了提高P3HT/SubPc PHJ电池的性能，采用双受体的三元器件结构(P3HT/SubNc/SubPc)，制备了结构为ITO/PEDOT∶PSS/P3HT/SubNc/SubPc/BCP/Al的三元瀑布型OPV器件并研究了SubNc层厚度对其性能的影响。结果表明，在二元器件(P3HT/SubPc)体系中，P3HT溶于氯仿和1,2-二氯苯混合溶剂，成膜后干燥10 min退火获得的器件性能最佳。在三元器件中，随着SubNc厚度的增大，器件光电转换效率(PCE)先增大后减小。当SubNc厚度为5 nm时，器件PCE达到最大。相比于二元器件，三元器件的各项性能得到明显提升。最后，比较研究了不同厚度SubNc薄膜对器件介电特性的影响。

为了研究以单管半导体激光器为基本单元的高功率、高亮度波长合束光纤耦合模块，设计出新型光纤激光器泵浦模块，基于ZEMAX光学设计软件等设计了一种由30支单管半导体激光器组成、可输出3种波长光束的光纤耦合模块。将经快慢轴整形、空间合束、波长合束、光路转向及聚焦的光束耦合进入芯径105 μm、数值孔径0.22的普通光纤，最终得到尾纤输出端高于357.91 W的输出功率，光纤耦合效率为99.42%，光功率密度为27.24 MW/cm2-stras。为了验证模块的实际操作的可行性，分析了光纤端面法线与入射光束之间的夹角对耦合效率的影响，结果显示该夹角对模块的耦合效率影响较小。同时，应用ANSYS软件对模块散热情况的分析结果可知，模块散热性能良好。故该模块各项性能良好，可靠性较高，实现了高功率、高亮度、多波长的多单管半导体激光器光纤耦合模块的设计目的。

为了快捷而有效地检测半导体激光器的封装应力，设计了一种通过检测激光器巴条各个单元偏振度揭示出其封装应力分布的实验方法。实验测试半导体激光器巴条的各项参数，并利用有限元软件模拟，通过半导体能带与应力理论，说明偏振度与封装应力的影响关系。实验表明，巴条个别发光单元的偏振度较低、阈值电流较高是由于封装应力较大。通过计算，封装应力为141.92 MPa，偏振等效应力最大为26.73 MPa。实验器件在阈值以下的偏振度较好地反映了封装应力的分布趋势。利用阈值电流以下测量器件偏振度，可以为选择热沉及焊料材料、焊接工艺参数的改进等方面提供一个较为快捷而有效的检测方法。

采用平行平板结构的微间隙介质阻挡放电装置，在锯齿波电压激励下产生了电流波形具有平台状的阶梯模式放电。研究发现，随锯齿波电压峰值的增大，放电平台的持续时间和幅值随之增加。采用光学方法对单个放电平台的时间演化进行研究，发现其放电机制属于大气压汤森放电。通过对放电的发射光谱进行采集，发现包含氮分子的第二正带系(C3Πu→B3Πu)、OH(A2∑+→X2Π)和ArⅠ的特征谱线。随锯齿波电压峰值的增大，OH(308.8 nm)谱线强度和分子振动温度增加，但电子激发温度减小。通过对ArⅠ(750.4 nm)强度进行比较，发现相同峰值电压下锯齿波激励介质阻挡放电比正弦激励介质阻挡放电产生的谱线强度更大。利用气体放电理论，对上述物理现象进行了定性解释。

以PS(聚苯乙烯)和PC61BM(\[6.6\]-苯基-C61-丁酸甲酯)为活性材料，通过加入导电性不同的缓冲层材料，优化了阻变存储器件的开关比。制备时分别以金纳米粒子(Au-NPs)、聚3，4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT∶PSS)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)材料作为器件的缓冲层，得到了开关比可调、存储机制不同的电双稳态器件。测试结果发现缓冲层材料导电性是影响器件开关比的关键因素，当缓冲层材料从绝缘性材料PVP换为导电性良好的金纳米粒子，其开关比从102逐渐增大到105。另外对于不同结构的存储机制，通过电流电压拟合曲线和能带原理图分析，发现缓冲层材料的导电性质及能级匹配是影响器件存储机制的重要因素。

针对可见光通信对硅基光电探测器高响应度的要求，本文利用亚波长金属光栅的异常光学透射现象，提出一种增强与硅基CMOS工艺兼容的金属-半导体-金属光电探测器吸收的方法。采用时域有限差分法，详细分析了光栅周期、光栅高度和狭缝宽度对探测器吸收性能的影响，证明了类法布里-珀罗共振和表面等离子体激元是吸收增强的物理起源。对于波长615 nm的红光通信而言，探测器金属光栅的最佳周期、最佳高度和最佳狭缝宽度分别为580，91，360 nm。与没有亚波长金属光栅结构的探测器相比，本文设计的探测器吸收系数提高了32%。本文研究的MSM探测器结构与CMOS工艺完全兼容，有望在可见光通信芯片中得到实际应用。

通过水热法在ITO衬底上成功合成了ZnO纳米棒，并以ITO为电极制备了ZnO纳米棒紫外探测器件。在室温下测试了所制备器件对紫外光的响应性能。测试结果表明，ZnO纳米棒对紫外光有很好的光响应，在0 V附近，ZnO纳米棒紫外探测器的灵敏度能达到1 500。此外，通过循环测试可以观测到ZnO纳米棒紫外探测器具有良好的重复性和稳定性。

HfO2薄膜厚度达到纳米级别时，其光学性质会发生变化。光谱椭偏仪能够同时得到纳米尺度薄膜的厚度和光学常数，但是由于测量参数的关联性，光学常数的结果不准确可靠。本文采用溯源至SI单位的掠入射X射线反射技术对纳米尺度HfO2薄膜厚度进行准确测量，再以该量值为准确薄膜厚度参考值。利用光谱椭偏仪测量HfO2膜厚和光学常数时，参考膜厚量值，从而得到对应相关膜厚的薄膜准确光学参数。研究了以Al2O3作为薄膜缓冲层的名义值厚度分别为2，5，10 nm 的超薄HfO2薄膜厚度对光学性质的影响。实验结果表明，随着HfO2薄膜厚度的增加，折射率也逐渐增大，在激光波长632.8 nm下其折射率分别为1.901，2.042，2.121，并且接近于体材料，而消光系数始终为0，表明纳米尺度HfO2薄膜在较宽的光谱范围内具有较好的增透作用，对光没有吸收。

TFT的器件特性是影响氧化物TFT驱动的LCD显示屏良率的关键因素。本文研究了氧化物TFT的关键特性参数 (阈值，稳定性)对窄边框LCD显示屏的良率和可靠性的影响。氧化物TFT阈值过负，将会导致TFT无法正常关断，而使显示屏的外围移位寄存器(VSR)电路失效。另外，在显示区域用于像素驱动的氧化物TFT的高温和背光照射下阈值持续负向漂移，最终会导致显示区域的驱动TFT漏电流过大，从而使显示屏出现串扰和残影不良。

以香烟过滤嘴为原料，采用水热法制备碳量子点；基于多巴胺能猝灭碳量子点荧光的实验现象，发展了一种以碳量子点为荧光探针、在pH=8.0的磷酸盐缓冲溶液中测定多巴胺的分析方法，并探讨了荧光猝灭机理。在选定的实验条件下，当多巴胺浓度在1.2~84.0 μmol/L范围内时，荧光强度的猝灭值与浓度呈良好的线性关系，方法的检出限(3σ/k)为0.80 μmol/L。采用该方法对实际样品中的多巴胺进行测定，结果满意。

利用高光谱技术对鸡蛋种类判别进行研究，为鸡蛋种类无损判别提供科学方法。本研究利用400~1 000 nm高光谱系统采集3种鸡蛋样本的高光谱图像，对原始光谱进行预处理；应用CARS、GAPLS和IRF对预处理后的光谱数据提取特征波长；分别建立基于全光谱和特征波长的KNN和PLS-DA鸡蛋判别模型。结果表明：Detrend法为最优预处理方法；利用CARS、GAPLS和IRF分别选出31、52和71个特征波长；基于IRF提取的特征波长的PLS-DA模型最优，校正集正确率97.02%，预测集正确率85.71%。表明基于高光谱成像技术采集的鸡蛋反射光谱对种类无损判别是可行的。

针对目前植物照明灯具混光混色均匀度差、难以满足植物工厂高效生产作物产品的问题提出了一种高均匀度的植物面光源的设计方案。利用一种棱锥状的光学元件将LED发出的光线划分为透射、反射和直射3部分，增加了光线的耦合程度，进而提高了出光面上的混光和混色均匀度。进一步采用照度均匀度代替光量子通量密度的均匀度并且联同混色均匀度作为考察指标，利用Taguchi方法设计并进行实验，研究不同因子对光源均匀度的影响，得出实验结果后进行优化，最终获得了一个照度均匀度为92.13%、混色均匀度为89.72%的植物照明面光源。

针对目前机器视觉光源存在工作时间长、需要现场工作人员手动调试、发热严重、适应能力差等问题，提出了一种基于PWM的数字控制光源，建立了混色光下三通道占空比与光照度的函数关系，分8种情况讨论，并分析了该模型的局限性。从调光原理、驱动原理和控制原理3方面详细说明了该数控光源的实现方法，并且对本文提出的数学模型进行了4种有代表性的实验测试。实验结果表明，该数学模型能满足大多数比例的混光模型，实现光源颜色、照度可调，上述问题均可得到良好的解决，同时提高光源寿命、节约能源。