本文在自支撑衬底上制备了P-I-N型GaN紫外探测器，测量并研究了其正向电流输运机制。结果表明，正向电压V_F>2 V时，电子扩散电流才开始占主导。有效禁带宽度E_g~2.21 eV远低于理想值，这归因于可导位错引入的能带扰动；当1.35 V<V_F<2 V时，理想因子n>2，表明电子缺陷辅助隧穿电流为主要电流分量。电流具有负温度系数，这主要是由电子被激发到能量更高的导带后其有效禁带宽度增大导致的；在V_F <0.8 V和0.8 V<V_F<1.35 V区间，电流-电压曲线为功率依赖关系，该行为与电子空间电荷限制机制一致。功率因子分别为8和4，由特征温度可得到两种不同的有效能带宽度，分别对应于两种指数衰减的缺陷态分布。

目前，国产大功率端窗X射线管存在束流和功率小于设计值的问题。从热电子发射理论和空间电荷受限发射理论出发，对大功率端窗X射线管的束流进行优化研究。在理论仿真中，计算两种理论模型下的电子束轨迹、束流大小和靶面焦斑。计算分析表明，现有问题主要是灯丝附近的电势分布不合理造成的。基于这一分析，对现有结构提出两种优化方案：一种不改变现有结构仅通过改变灯丝电势来克服灯丝附近的空间电荷效应；另一种通过改变灯丝位置来使灯丝附近的加速电压分布更加合理。基于这两种优化方案，再次进行仿真计算，计算结果显示，两种方案可以有效提高现有大功率X射线管的束流。最后设计了验证性实验，测得了该结构在额定最大灯丝电流下的温度限制束流大小，并验证了仿真计算的准确性，同时也验证了提出的两种优化方案的可行性。

基于ArcPIC代码采用PIC-MCC方法, 模拟研究了轴对称真空二极管放电时电子密度和阴极表面场强分布情况, 同时给出了二维空间电荷限制流的一阶和二阶拟合公式。研究发现, 真空二极管放电时阴极表面电场会随阴极注入电流密度的增加而增加, 而后出现振荡并趋于一个稳定状态; 二维空间电荷限制流密度值随阴极发射半径的增大而减小, 且阴极发射半径越大越接近一维空间电荷限制流值。

对比研究了吡唑喹啉衍生物(PAQ5)的掺杂对聚N-乙烯基咔唑(PVK)聚合物薄膜载流子传输性能的影响.分析薄膜宏观的电流密度-电场关系发现: 电场F在106~107 V·cm-1范围时, 纯PVK薄膜中电流密度J∝F2.1, 而在掺杂了PAQ5(4.8 wt%)的PVK薄膜中J∝F2.9.掺杂薄膜导电能力的提高, 除了有空穴从阳极注入PVK形成的空间电荷限制电流之外, 也有PAQ5使电子从阴极注入和传输形成的传输电流.分析薄膜用飞行时间法测得的瞬态光电流谱可得: 在1×105~2×105 V·cm-1的低场下, 纯PVK薄膜中传导电流的主要是空穴载流子, 其迁移率在7.6×10-5 cm2·V-1·s-1, 而电子迁移的信息却很微弱, PAQ5掺杂浓度为2 wt%的PVK薄膜载流子传输性能没有大的变化.在PAQ5掺杂浓度为5 wt%的PVK薄膜中, 空穴的迁移率为6.0×10-5 cm2·V-1·s-1, 电子的迁移率为7.9×10-6 cm2·V-1·s-1.掺入的PAQ5建立的电子传输通道使掺杂薄膜载流子的传输性能得到显著提高.

为改善量子点发光二极管器件载流子注入平衡，提出一种量子点发光二极管各功能层厚度的确定方法.首先选定量子点发光层厚度，基于隧穿模型进行仿真分析确定电子传输层厚度；然后采用空间电荷限制电流模型进行仿真分析确定空穴传输层厚度.采用CdSe/ZnS 量子点作为发光层、poly-TPD 作为空穴传输层、Alq3作为电子传输层，按照该方法仿真分析得到各功能层厚度进行旋涂-蒸镀法实物器件制备.对比实验结果表明：当poly-TPD、QDs及Alq3厚度分别为45 nm、25 nm及35 nm时，获得了较高的发光效率及色纯度，器件性能最好.该方法确定的各功能层厚度有助于减少载流子在发光界面积累，获得载流子的注入平衡，从而改善QLEDs发光性能.

为研究量子点发光器件结构与性能的关系, 制备了以CdSe/ZnS量子点作为发光层、poly-TPD作为空穴传输层, Alq3作为电子传输层的量子点发光二极管, 对器件结构及性能参数进行了表征, 结果显示器件具有开启电压低、色纯度高等特点。结合测试数据, 对量子点发光二极管进行了器件结构建模, 利用隧穿模型及空间电荷限制电流模型对实验结果进行了分析, 研究了器件中载流子的注入与传输机理。器件测试与仿真结果表明: 各功能层厚度会影响载流子在量子点层的注入平衡, 同时器件中载流子的注入与传输存在一转变电压, 当外加电压低于转变电压时, 器件中载流子的注入主要符合隧穿模型; 当外加电压高于转变电压时, 器件中载流子的注入主要符合空间电荷限制电流模型。研究结果验证了器件结构建模的合理性, 可以利用仿真的方法进行器件结构优化并确定相关参数, 这对器件性能的提高具有指导意义。

为降低量子点发光二极管(QLED)的开启电压, 提高器件性能, 利用电子传输性能良好的氧化锌(ZnO)作为电子传输层, 制备了结构为ITO/PEDOT∶PSS/poly-TPD/QDs/ZnO/Al的QLED样品。在该器件结构基础上, 采用隧穿注入和空间电荷限制电流模型仿真分析了载流子在量子点(QDs)层的电流密度。研究发现, 当ZnO厚度为50 nm时, poly-TPD的理论最优厚度为40 nm, 载流子在QDs层的注入达到相对平衡。通过测试器件的电流密度-电压-亮度-发光效率特性, 研究了空穴传输层厚度对QLED器件性能的影响。实验结果表明, 当空穴传输层厚度为40 nm时, 器件的开启电压为1.7 V, 最大发光效率为1.18 cd/A。在9 V电压下, 器件最大亮度达到5 225 cd/m2, 远优于其他厚度的器件。实验结果与仿真结果基本吻合。

利用稳态SCLC法和阻抗谱法测量了由溶液工艺制备的Tips-PEN薄膜的空穴迁移率，并对两种方法的测试结果进行比较和分析。测试样品是p+Si/PEDOT∶PSS/Tips-PEN/Ag构成的单载流子器件。稳态SCLC法测试的器件Tips-PEN厚度为87 nm，得到零场迁移率和场依赖因子分别为121×10-5 cm2/(V·s)和0002 4 (cm/V)1/2[阻抗谱法测试的器件Tips-PEN厚度为827 nm，得到零场迁移率和场依赖因子分别为1219×10-5 cm2/(V·s)和0003 47 (cm/V)1/2。稳态SCLC法得到的场依赖因子较小，呈现较弱的场依赖关系，其原因是为得到无陷阱模式下的稳态SCLC需要施加的电场远远高于阻抗谱测量时的电场，以至于注入较高的载流子浓度。这一结果显示了在较高载流子浓度下迁移率与场的依赖变弱，与理论模型和模拟预测的趋势一致。

以 ZnO∶Al为底电极, Cu为顶电极, 在同种工艺条件下分别制备了类电容结构的纯ZnO 阻变器件和ZnO∶2%Cu阻变器件, 分析比较了两种器件的典型I-V特性曲线、置位电压(VSet)和复位电压(VReset)的分布范围、器件的耐久性。结果显示, ZnO∶Cu阻变器件较纯ZnO阻变器件有更大的开关比和更稳定的循环性能。另外, 研究了 ZnO∶Cu阻变器件的阻变机理, 通过对其I-V特性曲线分析得出以下结论: ZnO∶Cu阻变器件在高阻态遵循空间电荷限制电流效应, 低阻态符合欧姆定律。