晶粒细化是提高Bi_0.5Sb_1.5Te₃合金力学性能的有效途径, 但是粉末冶金过程中晶粒细化导致的类施主效应会严重劣化材料热电性能, 制约了Bi_0.5Sb_1.5Te₃基合金在微型热电器件中的应用。本研究围绕p型Bi_0.5Sb_1.5Te₃基合金, 采用实验结合理论计算系统研究了粉末冶金制备过程中研磨和脱附气氛对烧结样品中类施主效应和电热输运性能的影响规律和机制。Bi_0.5Sb_1.5Te₃基合金破碎研磨过程中粉体表面产生缺陷$~\text{V}_{\text{Te}}^{\cdot \cdot }$和${{\text{{V}'''}}_{\text{Sb}}}$并物理吸附空气中的O₂, 在烧结过程中与吸附的O₂发生缺陷化学反应, 产生大量$\text{V}_{\text{Te}}^{\cdot \cdot }$空位和自由电子, 导致类施主效应, 使空穴浓度大幅降低。在保护气氛下(Ar气氛)研磨避免接触空气或在空气中研磨后放置在保护气氛下脱附O₂, 都可以有效抑制类施主效应, 使样品保持较高的载流子浓度和电导率, 且性能在473 K下保持稳定。在空气中研磨后直接烧结的样品和放置在空气中粉体烧结的样品表现出明显的类施主效应, 样品的载流子浓度从保护气氛处理样品的4.49×10¹⁹ cm⁻³下降至3.21×10¹⁹ cm⁻³, 采用保护气氛处理的粉体烧结样品在402 K下获得最高的热电优值ZT为1.03, 平均ZT_ave为0.92。该研究为调控p型多晶Bi₂Te₃基化合物的类施主效应和优化其热电性能提供了新思路。

BiFeO₃-BaTiO₃(BF-BT)陶瓷兼具高居里温度和优异的压电性能, 在高温压电传感器和驱动器等部件具有广泛的应用前景。BF-BT陶瓷在高温环境下电阻率较低, 易造成器件高温性能恶化甚至失效。因此, 改善BF-BT陶瓷电阻性能是应用推广必须解决的关键问题。作为一种铁酸盐, 其电阻率很难通过掺杂改性等常规方法进行改善。本研究在BF-BT陶瓷体系中发现一种电阻率异常升高的现象, 并证实这与样品中的第二相Bi₂₅FeO₄₀有关。显微结构分析表明, 该第二相具有一种特殊的层状周期性结构, 其中每三排原子构成一个周期, 而缺陷大多集中在其中一层原子当中。本研究采用传统固相法成功地制备出纯相的Bi₂₅FeO₄₀, 将其作为外添加剂加入到0.70BF-0.30BT组分中, 使基体组分在300 ℃的电阻率从1.03 MΩ·cm提高到4.33 MΩ·cm。此外, COMSOL仿真模拟的结果证实, 通过引入该第二相可以将0.67BF-0.33BT组分电阻率提高一个数量级。根据能量过滤效应, 这种特殊的结构具有高能垒, 可以阻碍载流子迁移, 从而提高BF-BT陶瓷电阻率。本工作为改善BF-BT陶瓷电阻率提供了一种切实可行的方法。

钙钛矿发光二极管(PeLEDs)具有优异的光电特性, 在显示应用中表现出巨大的发展潜力。红、绿和蓝单色PeLEDs的研究已经取得了突破性的进展, 但是三色钙钛矿共同电致发光的研究始终迟滞不前。本研究在不同钙钛矿之间引入具有空穴/电子产生和传输能力的中间连接层(ICL), 实现了蓝绿双色和红绿蓝三色发光中心共同电致发光。一方面, ICL可以抑制不同钙钛矿之间的离子交换和能量转移; 另一方面, ICL具有电荷产生和输运功能, 能够确保不同发光中心获得足够的载流子实现独立发光。进一步改变空穴传输层(NPB)的厚度可以调控蓝绿双色发光中心之间的能量均衡分布, 当NPB厚度为40 nm时，器件表现出最大外量子效率(External Quantum Efficiency, EQE)为0.33%。红绿蓝钙钛矿共同电致发光器件的最大EQE达到0.5%。本工作首次报道了红绿蓝三色钙钛矿共同电致发光, 并为钙钛矿多色发光中心共同电致发光提供了具有参考性的策略, 推动了钙钛矿在显示应用中的发展进程。

发光层中载流子的平衡以及拓宽的激子分布对于制备高性能白光有机发光二极管(WOLEDs)至关重要。采用蓝光热激活延迟荧光(TADF)分子DMAC-DPS、绿光磷光分子Ir (ppy)₂(acac)和红光磷光分子RD071制备了基于激基复合物主体的TADF/磷光杂化WOLEDs。在发光层中引入TCTA:DPEPO激基复合物作为主体不仅平衡了电荷和空穴传输，拓宽了激子复合区，并构建蓝-绿-红发光层之间级联式激子能量传递，有效提升了激子利用率，降低了器件的效率滚降。通过调控发光层中载流子平衡及激子分布，白光器件的最大电流效率(CE)、功率效率(PE)和外量子效率(EQE)分别为37.1 cd·A⁻¹、36.4 lm·W⁻¹和17.5%，并且在1000 cd·m⁻²亮度下依旧保持在26.6 cd·A⁻¹、18.2 lm·W⁻¹和12.3%，对应色坐标(CIE)和显色指数(CRI)分别为(0.451,0.428)和88。值得注意的是，在1000~5000 cd·m⁻²亮度范围内，CIE变化仅为(0.006, 0.004)，表现出优异的色稳定性。同时，通过单极性主体和双极性主体的对比，阐明了双极性主体中载流子复合及激子能量传递机制。最终，通过器件传输层的优化进一步降低了器件的工作电压，提升了载流子平衡性，器件EQE及PE分别提升至19.3%和52.6 lm·W⁻¹，并保持了高的显色指数(CRI=90)及良好的色稳定性。

近年来, 全无机铯铅卤化钙钛矿CsPbX₃(X=Cl, Br, I)纳米晶(NCs)材料因具有长载流子寿命、强光吸收、低成本制造和带隙可调性等独特的性能已成为研究的热点, 但专注于CsPbBr₃纳米晶瞬态光电导的相关研究却很少。本工作通过配体辅助再沉淀法制备了CsPbBr₃纳米晶体, 并改进了光电导薄膜样品的制样方法和真空瞬态光电导测试装置, 研究了不同温度和不同激发功率对CsPbBr₃纳米晶瞬态光电导的影响。不同温度的瞬态光电导实验结果表明, 在133~273 K温度范围内, 光生电流衰减速率随着温度增加而逐渐减小, 而在273~373 K温度范围内, 光生电流衰减速率随着温度升高而逐渐增大。不同激发功率的瞬态光电导实验表明, 激发功率从200 mW逐渐增大到1000 mW时, 光生电流衰减速率增大。本工作的研究方法为研究光激发光生载流子的动力学相关行为提供了一个的新思路。

利用磁控溅射和金属有机化学气相沉积方法在c面蓝宝石衬底上生长了深紫外Al_0.38Ga_0.62N/Al_0.55Ga_0.45N多量子阱结构，并对其荧光（PL）谱进行了测量。其PL谱的激发密度依赖性测量结果表明，该量子阱的辐射过程包含了局域载流子的散射、极化场的屏蔽和局域态的填充效应；其PL谱的温度依赖性测量结果则表明，该量子阱的辐射过程包含了局域载流子的弛豫、局域载流子的热激发和自由载流子的常规热化效应。这个现象（即多种辐射复合过程的存在）在低温和弱激发测试条件下尤为显著，并且表现出该量子阱结构具有显著的局域深度非均一性和载流子的局域效果，是浅局域载流子的散射效应和深局域态的载流子填充效应共同作用所致。在较低的温度范围内，随着温度升高，该量子阱的辐射过程是由浅局域载流子的弛豫效应和深局域载流子的热激发效应共同作用的结果。这些行为被归因于阱宽起伏所诱发的局域深度的非均一性和载流子的局域效果。

氮化镓基Micro-LED具备高亮度、高响应频率、低功耗等优点，是未来显示技术和可见光通信系统的理想选择，但是目前外量子效率（EQE）低下这一问题严重影响其规模化量产及进一步应用。为了突破EQE低下这一瓶颈，通过分析Micro-LED外量子效率的影响因素，得知EQE下降的主要原因包括侧壁缺陷引起的载流子损耗及非辐射复合。总结了侧壁缺陷对载流子输运及复合的影响。综述了目前常用的侧壁处理技术及修复方法，指出现有侧壁处理方法较为笼统、针对性不足且载流子与侧壁缺陷的作用机理并不十分清楚。提出应深入系统地研究侧壁缺陷种类和分布、载流子与侧壁缺陷作用机制及侧壁处理过程中的缺陷修复模式。本文为提高外量子效率、加快Micro-LED商业化量产进程提供设计思路和理论依据。