本文采用溶液法制备铜锌锡硒(Cu2ZnSnSe4, CZTSe)薄膜。通过在溶液中加入少量的锗(Ge), 探究Ge的引入对CZTSe薄膜及其器件性能的影响。为了对比分析, 分别制备了不含Ge的CZTSe和含少量Ge的铜锌锡锗硒［Cu2Zn(Sn, Ge)Se4, CZTGSe］两组薄膜及其薄膜太阳电池。分别利用X射线衍射仪(XRD)、拉曼(Raman)光谱、扫描电子显微镜(SEM)、霍尔(Hall)测试、电流-电压(J-V)曲线和外量子效率(EQE)测试等手段对吸收层薄膜的晶体结构、相的纯度、表面形貌、载流子浓度, 以及完整器件的电学性能进行表征和分析。结果表明, 在CZTSe薄膜中引入少量Ge可以与Se形成液体流动剂, 提升吸收层薄膜结晶度, 改善晶体质量, 减少晶界数量, 降低光生载流子在晶界处的复合, 提高载流子寿命。此外, Ge对Sn的部分取代可以降低与Sn有关的缺陷态密度, 增加带隙, 提高开路电压, 同时改善串联电阻和并联电阻, 提高填充因子。最终获得了开路电压为513.2 mV、短路电流为27.47 mA/cm2、填充因子为62.68%、光电转换效率为8.83%的CZTGSe薄膜太阳电池。

晶体质量是决定铜锌锡硫硒(Cu2ZnSn(S,Se)4, CZTSSe)吸收层薄膜吸收效率的关键, 旋涂是溶液法制备CZTSSe吸收层的第一步, 因此旋涂方式的选择至关重要。为了探究不同旋涂方式对CZTSSe吸收层薄膜质量和相应器件性能的影响, 分别采用三组不同的旋涂方式制备铜锌锡硫(Cu2ZnSnS4, CZTS)前驱体薄膜及CZTSSe吸收层薄膜, 并利用X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、显微拉曼光谱仪(Raman)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)分析了不同旋涂方式对所制备的CZTSSe吸收层薄膜晶体结构、元素成分、相纯度、表面形貌的影响。同时, 采用电流密度-电压(J-V)测试和外量子效率(EQE)测试对CZTSSe吸收层薄膜太阳电池的光电特性进行了表征。结果表明: 旋涂7周期, 且第一周期烘烤之前旋涂2次的效果最好, 所制备的CZTS前驱体薄膜均匀, 无裂纹, CZTSSe吸收层薄膜结晶度更高, 薄膜表面更平整致密, 晶粒大小更均匀, 实现了9.63%的光电转换效率。通过对采用不同旋涂方式制备的器件的性能参数进行统计分析, 得出新的旋涂方式可以提高CZTSSe薄膜太阳电池的可重复性, 为将来可能的大规模商业化应用做铺垫。

采用水基溶液法制备铟镓锌氧化物薄膜晶体管(IGZO-TFT), 研究了在有无紫外光辅助退火条件下, 不同后退火温度(270, 300, 330, 360和400℃)对IGZO-TFT器件电学性能的影响。研究发现, IGZO-TFT在后退火温度为360℃时器件电学性能最佳, 从而证明了水基溶液法在小于400℃的低温下可以制备IGZO-TFT。同时, 研究表明, 在后退火温度为360℃时, 与无紫外光辅助退火IGZO-TFT相比, 经紫外光辅助退火IGZO-TFT的饱和迁移率从1.19cm2/Vs增加到1.62cm2/Vs, 正栅偏压偏移量从8.7V降低至4.6V, 负栅偏压偏移量从-9.7V降低至-4.4V, 从而证明了紫外光辅助退火对IGZO薄膜具有激活与钝化作用, 可以优化IGZO-TFT器件的电学性能。

核辐射探测是指用各种核辐射探测器来得到核辐射信息的过程，在军用、民用和科研等领域具有广泛的应用。作为核辐射探测核心的核辐射探测器，主要分为气体探测器、闪烁体探测器和半导体探测器。相比于气体探测器，闪烁体探测器和半导体探测器都需要晶体作为核心材料，晶体质量的品质在很大程度上决定了探测器性能的上限。为了获得性能更好的探测器，人们对探测器用单晶材料的生长方法进行了大量的研究。本文综述了近几年核辐射探测单晶生长方法研究的最新进展，总结了目前主流的晶体生长方法，包括溶液法、熔体法、气相法等，并对不同晶体的主要生长方法进行了归纳。

为了提高蓝色有机发光二极管的效率, 本文借助溶液法采用TcTa和CzSi混合主体, 制备了蓝色磷光有机发光二极管(PHOLEDs)。此外, 针对三种电子传输材料Tm3PyP26PyB、TmPyPB和TPBi进行了优选, 以进一步优化器件的效率。本文通过优化混合主体材料的掺杂比例和电子传输材料的选择, 不断提高器件的效率。最终, 当TcTa∶CzSi的掺杂比为6∶1、电子传输层TPBi为70 nm时器件性能最优, 其最大亮度(Bmax)、电流效率(CEmax)、功率效率(PEmax)和外量子效率(EQEmax)分别为6 662 cd·m-2、39.40 cd·A-1、23.33 lm·W-1和19.7%。此外, 即使在1 000 cd·m-2的实际亮度下, 电流效率和外量子效率仍高达33.43 cd·A-1和16.7%。

首先引入新型油酸配位剂，解决已有溶液法成膜较差的问题，接着引入紫外/红外双光源退火工艺，制备了氧化锆薄膜。与传统的热退火工艺相比，双光源退火能够在较低温度下实现锆盐的分解、还原、氧化，形成高质量氧化锆薄膜。采用紫外分光光度计、原子力显微镜和X射线光电子能谱仪等对制备的氧化锆薄膜进行了表征对比，进而分析了成膜的物理机理。结果表明：所用方法成功实现了低温条件下(<120 ℃)高质量氧化锆薄膜的制备，薄膜的光学带隙约为5.66 eV，相对介电常数约为22.6，漏电流密度小于10^－9 A/cm²@4 MV/cm，表面粗糙度为0.28 nm。最后，基于该氧化锆薄膜绝缘层制备出了低驱动电压的稠合噻吩-吡咯并吡咯二酮聚合物薄膜晶体管，其迁移率为0.50 cm²/(V·s)，阈值电压为－0.47 V, 电流开关比3.6×10⁷，亚阈值摆幅为0.16 V/dec。

碳化硅(SiC)作为第三代半导体材料，不仅禁带宽度较大，还兼具热导率高、饱和电子漂移速率高、抗辐射性能强、热稳定性和化学稳定性好等优良特性，在高温、高频、高功率电力电子器件和射频器件中有很好的应用潜力。高质量、大尺寸、低成本SiC单晶衬底的制备是实现SiC器件大规模应用的前提。受技术与工艺水平限制，目前SiC单晶衬底供应仍面临缺陷密度高、成品率低和成本高等问题。高温溶液生长(high temperature solution growth， HTSG)法生长SiC单晶具有晶体结晶质量高、易扩径、易实现p型掺杂等独特的优势，有望成为大规模量产SiC单晶的主要方法之一，目前该方法的主流技术模式是顶部籽晶溶液生长(top seeded solution growth， TSSG)法。本文首先回顾总结了TSSG法生长SiC单晶的发展历程，接着介绍和分析了该方法的基本原理和生长过程，然后从晶体生长热力学和动力学两方面总结了该方法的研究进展，并归纳了该方法的优势，最后分析了TSSG法生长SiC单晶技术在未来的研究重点和发展方向。

对PEDOT∶PSS(聚(3,4亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸))薄膜与Mg、Al和Ag三种金属接触后的I-V特性曲线进行了测试分析，发现Mg和Al与PEDOT∶PSS薄膜接触后呈现高电阻特性，可以起到绝缘隔离层的作用。在此基础上，以PEDOT∶PSS作为空穴传输层，以LiF作为电子传输层，以PEDOT∶PSS与Mg/Al的接触作为隔离层，不采用光刻工艺，设计制备了只需一次掩膜工艺的背接触太阳电池。通过在PEDOT∶PSS上采用热丝氧化升华技术制备MoOx层，通过优化LiF薄膜的厚度，在抛光硅片上初步实现了开路电压最高为592 mV和效率最高为10.13%的背接触太阳电池。采用金属辅助腐蚀制备硅纳米线陷光结构改善前表面陷光效果，得到了开路电压为587 mV，短路电流密度为35.57 mA/cm2，填充因子为69.97%，效率为14.61%的背接触太阳电池。

采用溶液法制备了结构为ITO/PEDOT∶PSS/活性层/Al的四元倍增型有机光电探测器，器件本体异质结活性层由P3HT∶PTB7-Th∶IEICO∶PC71BM以90∶10∶0.5∶0.5的质量比共混组成。随着偏压增加，器件外量子效率(External quantum eciency,EQE)远超100%，并展现300~850 nm的宽光谱响应。在330 nm与780 nm处，器件可获得的最高EQEs和响应度分别为773000%和2 057 A·W-1 以及311000%和1 956 A·W-1，为有机光电探测器在紫外和近红外光区可获得的最高EQE和响应度之一。-25 V偏压下, 与结构为ITO/PEDOT∶PSS/P3HT∶PTB7-Th∶IEICO(90∶10∶1)/Al的三元器件相比，四元器件的平均EQE(388167%)、响应度(1 604 A·W-1)以及探测灵敏度(3.6×1013 Jones)分别提高了0.5倍、0.5倍和0.4倍，有效提升了器件对弱光的探测能力。上述结果提供了一种制备多元宽带倍增型有机光电探测器的有效策略,用以提高器件弱光探测能力，特别是提升了器件对紫外和近红外光的响应与探测能力。