清洗是混成式探测器芯片器件制造过程中的一道关键工序。探测器芯片表面所吸附的有机物沾污是清洗的主要目标。使用第一性原理与分子动力学相结合的方法研究了丙酮、乙酸乙酯对InSb晶面有机物沾污（主要成分为502）的清洗机理。第一性原理计算结果表明，丙酮与乙酸乙酯的分子反应活性位点均离域在杂原子上，两者可通过杂原子对吸附在InSb表面的502解吸附以达到清洗的目的。分子动力学模拟结果表明，乙酸乙酯可以促进丙酮分子在502膜层中的扩散能力，以此加强丙酮对502的去除作用。

采用高温固相法合成出正交相和三斜相结构的BiNbO4∶Eu3+样品，利用X 射线衍射(XRD)、拉曼光谱、吸收光谱和荧光光谱对样品的结构和光学性能进行了研究。结果表明: 900 ℃合成样品为正交相结构α-BiNbO4，而1 200 ℃得到三斜相结构β-BiNbO4。吸收光谱得到α相和β相BiNbO4的光学带隙分别为2.69 eV和2.96 eV，与第一性原理的理论结果2.640 eV和3.032 eV相吻合。Eu3+掺杂诱导二者的光学带隙蓝移至2.89 eV和3.05 eV，有效改变了其光响应范围。荧光光谱表明: Eu3+在两种结构的最强荧光峰均来自5D0→7F2电偶极跃迁，最强荧光峰分别位于615 nm和611 nm。Eu3+在β-BiNbO4中的荧光强度更高，而且其5D0→7F2和5D0→7F1的荧光强度比值更大。与Eu3+相似，Er3+在β-BiNbO4中具有更高的上转换荧光强度，其强度约是在α-BiNbO4中荧光的近40倍，说明三斜结构BiNbO4更适合做稀土离子的基质材料。

为了研究MgO晶体和二次电子发射效率间的关系, 分析了直接沉淀镁盐法生成Mg(OH)2以及三段式温度煅烧Mg(OH)2制备MgO晶体的过程, 并使用扫描电镜和XRD对制成的MgO晶体进行了表征。在此基础上, 采用第一性原理对MgO晶体的能带结构和态密度进行了计算, 分析了晶体表面的结晶取向对MgO二次电子发射系数的影响。实验结果表明, 本方法制备的MgO为立方晶体, 且晶粒尺寸均匀分布在40.65 nm附近, 晶面取向为(200)、(111)、(220), 并沿(200)取向择优生长。常见的(110)、(100)和(111)三种晶面取向中, 表面(110)取向的MgO晶体禁带宽度最低, 材料表面的二次电子发射系数相对较高。

为了对GaN/AlN异质结电子结构有更为深入的认识，采用超原胞模型，对其进行了基于密度泛函理论的第一性原理计算.结果发现GaN/AlN为突变同型异质结，价带顶带阶为0.62eV，与实验值很接近.通过使用常用的平均键能法、平均势法和芯态法三种近似方法对GaN/AlN带阶的计算，比较得出，超原胞法虽然计算量较大，但能够给出异质结界面附近更为详细的信息，这一点其他三种近似方法无法得到，但他们也能够得出与实验值基本一致的带阶参量.

用第一性原理研究了KH₂PO₄(KDP)晶体中性本征点缺陷的形成能并计算了常温下点缺陷的浓度.计算得到中性填隙氢原子的形成能为2.05 eV,进而得到298 K下的浓度约为1.21×10^-17 mol/L.由于填隙氢原子在带隙中形成缺陷能级,并使能隙降低了2.6 eV, 因此消除填隙氢原子有利于提高晶体在355 nm附近的激光损伤阈值.计算得到的氧间隙、氧空位、钾空位和氢空位的形成能分别为0.60、5.25、6.50 和6.58 eV,常温下它们在晶体中也以较高的浓度存在.钾空位使晶胞体积增大约3.2%,并可能提高晶体电导率,从而降低光损伤阈值.P取代K的反位结构缺陷形成能尽管较低(4.1 eV), 但由于晶体生长溶液中P是以PO₄四面体的形式存在,故此点缺陷的存在几率很小.