为了解决硅纳米线光电探测器光吸收率较低的问题，构造了一种六边形硅纳米线结构的光电探测器，并在该结构上覆盖零带隙的石墨烯，同时加入Au光栅，最后利用COMSOL软件对器件结构进行建模分析。研究表明，在0.5~1.5 μm光波段范围内，石墨烯的覆盖和Au光栅的加入能有效提升器件的光吸收性能，并且石墨烯与Au光栅的厚度均对该器件性能有所影响。

由二维材料制成的范德华异质结为设计和实现多功能和高性能的电子、光电设备提供了竞争机会。为了构建能够在室温下工作的异质结，选择一种五边形二维层状贵金属过渡金属双硫分子配合物PdSe₂，其具有空气稳定性及高电子场效应迁移率。在刚性SiO₂/Si衬底上制造的InSe器件具有约50 ms的响应时间，在光开关中表现出长期稳定性，能够在柔性基板上运作。在肖特基结和异质结的适当能带对准设计下，PdSe₂和InSe构成的异质结构在室温下显示出超过10⁶的高反向整流比和低于pA的超低正向电流，同时具有超过10⁸的高电流开/关比。因此，PdSe₂ / InSe范德华异质结可以用作超灵敏的光电探测器，表现出明显的光伏效应，具有光谱检测能力。该研究为基于二维材料的范德华集成和设计以及光电多功能设备的能带对准技术提供了新思路。

现代科技的发展对高频声表面波(SAW)器件的需求不断增加, 对其工作频率也提出了更高的要求。为了提高SAW器件的频率, 该文构建了一种IDTs电极分层布局的器件模型, 即IDTs/AlN/IDTs/R-sapphire结构, 并采用有限元法分析其声学性能, 包括导纳、相速度、机电耦合系数等。结果表明, IDTs/AlN/IDTs/R-sapphire结构可激发出瑞利波, 且当AlN压电薄膜厚度hAlN=0.4λ(λ为器件周期), 水平中心距Pb=4 μm时, 其工作频率为692 MHz, 传统的IDTs/AlN/R-sapphire结构器件提高了近1倍(356 MHz), 而此时机电耦合系数K2为0.3%, 比传统结构高。另外, 通过优化IDTs电极的结构参数可进一步改善、调制瑞利波器件的性能。当IDTs的上层铜电极和下层铝电极厚度之比Δh=1.2, Pb=4 μm, hAlN/λ=0.5时, 瑞利波器件的谐振频率为657.9 MHz, K2=1.27％; 当Pb=6 μm时, 瑞利波的工作频率为461 MHz, 机电耦合系数达到最大(K2max=1.34％), 较传统IDTs单层布局结构瑞利波器件分别提升了30%和300％。结果表明, IDTs电极分层布局结构不仅可有效地提高SAW器件的工作频率和机电耦合系数, 也可以降低高频SAW器件的制备难度。

可见光及红外波段的光电探测器是光通信、深空探测、生物医学成像等重要领域不可缺少的一部分。为进一步提升光电探测器性能，在石墨烯薄层上引入金属纳米结构，利用有限元仿真软件COMSOL建立多组模型进行仿真对比。结果表明：周期P=250 nm，纳米颗粒直径D=112.5 nm时，金字塔纳米金属颗粒与三角形截面光栅的加入，实现了石墨烯光电探测器在可见光和近红外波段光吸收的增强。波长在0.5~5 μm范围内，纳米颗粒光栅结构可进一步提升器件的吸收性能，且颗粒覆盖率是影响光吸收效率的关键因素。

声表面波(SAW)免疫传感器是一种新型生物传感器, 该文设计并实现了一个高频的SAW免疫传感器检测系统。该系统利用锁相环控制输出信号频率对输入信号频率跟踪锁定, 通过测量频率变化量即能完成对免疫传感器的检测, 通过液晶屏显示结果。测试结果表明, 该检测系统能准确测量频率156~162 MHz内的传感信号, 系统的最大测量误差仅0.85%, 满足SAW免疫传感器高频检测领域的工程实际需要。

设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)等精度测频与自动增益控制(AGC)电路的高精度声表面波测量仪，该测量仪通过声表面波传感器采集声波并转化为电信号，通过AGC电路与施密特触发器对信号限幅、整形，将其转化为可测频率的方波，最后利用FPGA测频电路实现对频率的测量，并将结果传送至单片机显示。测试结果表明，该测量仪能测量频率100 Hz~100 kHz的信号，系统的最大测量误差为1.2%，测频范围广，精度高，稳定性好。