为进一步提高GaN基发光二极管（LED）的光效，以改进电极结构为研究点，设计并制备了具有叉指型电极形状，并在P/N电极下刻蚀出电极孔的新型电极结构。该结构使金属电极在P/N电极孔处分别与ITO层和N-GaN层直接接触，进而提高了器件的电流扩展能力和发光效率。为了得到更优的电流阻挡层（CBL）结构、电极孔尺寸和电极孔间距，设计了7种不同的器件，并对其进行了光电性能测试。测试结果表明：在150 mA工作电流下，不连续CBL结构不能够有效改善LED的发光性能；P电极孔尺寸对器件的性能影响不大，当P电极孔间距由20 μm增大为30 μm时，外量子效率（EQE）和光电转换效率（WPE）分别提升了约5.0%和3.8%；当N电极孔尺寸由17 μm×5 μm减小为10 μm×5 μm时，EQE和WPE分别提升了约6.5%和3.0%；当N电极孔间距由45 μm减小为40 μm时，并未有效改善器件的发光性能。

在季节性冻土地区修建道路工程时, 不仅要对土壤进行力学改性还需要保护脆弱的生态环境。本文研究了冻融循环条件下, 糯米浆对石灰土抗剪强度的影响。在石灰土(石灰质量浓度为10%)中加入不同质量浓度(0%、2%、4%、6%、8%)的糯米浆, 研究不同冻融循环次数(0次、1次、3次、6次、10次)下糯米浆改良土的应力应变曲线特征以及抗剪强度、黏聚力和内摩擦角的变化特征。结果表明, 在石灰土中加入糯米浆可以提高改良土的抗剪强度, 但糯米浆浓度过高反而导致抗剪强度降低, 糯米浆浓度为6%时改良土的抗剪强度较大。冻融循环会导致改良土的抗剪强度下降, 糯米浆可以降低改良土在冻融循环下的强度损失。冻融循环作用下, 改良土黏聚力和内摩擦角的变化趋势不同。该结果为糯米浆改性季节性冻土地区路基土提供了参考。

基于InGaAs纳米线的光电探测器, 由于其优异的性能而受到广泛的关注和研究。综述了InGaAs纳米线光电探测器的探测机理、材料结构、器件性能和当前的研究现状。讨论了InGaAs纳米线雪崩焦平面探测器结构设计、纳米线材料精密生长、纳米线材料的界面与缺陷控制、纳米线雪崩焦平面器件制备工艺等关键技术。对发展高光子探测效率、低噪声、高增益InGaAs纳米线雪崩焦平面探测器的前景进行了展望。

LED芯片作为LED光源的核心, 其质量直接决定了器件的性能、 寿命等, 因此在内量子效率已达到高水平的情况下, 致力于提高光提取效率是推动LED芯片技术发展的关键一步。 由于蓝宝石衬底具有绝缘特性, 传统LED将N和P电极做在芯片出光面的同一侧, 而芯片出光面上的P电极焊盘金属会遮挡吸收其正下方发光区发出的大部分光而造成光损失, 为改善这一现象并缓解P电极周围的电流拥挤效应, 本文设计制备了在P电极正下方的氧化铟锡（ITO）透明导电层和p-GaN之间插入SiO2薄膜作为电流阻挡层(CBL)的大功率LED, 并与无CBL结构的大功率LED相比较。 对未封装的有无CBL结构的LED在350 mA电流下进行正向偏压, 辐射通量, 主波长等裸芯性能测试, 结果显示两种芯片的正向偏压均集中在3～3.1 V, 而有CBL结构的LED光输出功率有明显提升, 这是因为CBL阻挡了电流在P电极正下方的扩散, 减少流向有源区的电流密度, 故减小了P电极对光的吸收和遮挡, 且电流通过CBL引导至远离P电极的区域, 缓解了电极周围的电流拥挤。 对两种芯片进行相同结构和工艺条件的封装, 并对封装样品进行热特性及10～600 mA的变电流光电特性测试, 得到两种器件的发光光谱及光功率等光学特性。 结果表明随着电流增加, 两种器件的光谱曲线均发生蓝移, 且有CBL结构的LED主波长偏移量较无CBL结构LED少10 nm, 可见有CBL结构的LED光谱受驱动电流变化的影响更小, 因此其显色性能更为稳定。 而在小电流条件下, CBL对器件光功率的影响不大, 随着工作电流的增大, CBL对器件光功率的改善效果逐渐提升。 在大电流条件下, 无CBL结构的LED结温更高, 正向电压更低, 随电流的增大二者之间的电压差增大。 在25 ℃的环境温度, 350 mA工作电流下, 加入CBL结构使器件电压升高约0.04 V, 但器件光功率最高提升了9.96%, 且热阻明显小于无CBL结构器件, 说明有CBL结构LED产热更少。 因此CBL结构大大提高了器件的光提取效率, 并使其光谱漂移更小, 显色性能更为稳定。

通过对InGaAsP/InP 单光子雪崩二极管(SPAD)的探测效率、暗计数率等基本特性与该器件的禁带宽度、电场分布、雪崩长度、工作温度等参数之间关系的分析, 采用比通常的InxGaAs(x=0.53)材料具有更宽带隙的InxGa1-xAsyP1-y(x=0.78, y=0.47)材料作为光吸收层, 并且精确控制InP倍增层的雪崩长度, 有效地降低了SPAD的暗计数率。其中InGaAsP材料与InP材料晶格匹配良好, 可在InP衬底上外延生长高质量的InGaAsP/InP异质结, InGaAsP材料的带隙为Eg=1.03 eV, 截止波长为1.2 μm, 可满足1.06 μm单光子探测需要。同时, 通过设计并研制出1.06 μm InGaAsP/InP SPAD, 对其特性参数进行测试, 结果表明, 当工作温度为270 K时, 探测效率20%下的暗计数率约20 kHz。因此基于时间相关单光子计数技术的该器件可在主动淬灭模式下用于随机到达的光子探测。