量子点因其独特优异的光学特性而被广泛应用于发光领域, 其中最突出的特点是光谱调谐方便, 只需要改变材料的尺寸, 就可实现发光光谱的调谐。 结合实际应用的需要, 选取CdSe材料作为主要研究对象, 通过改进工艺, 采用希莱克技术隔绝水氧, 使用高温热注入法, 调整原料中镉源和锌源, 硒源和硫源的比例, 获得了尺寸分别约为6.0和4.2 nm, 发光峰分别为625和525 nm, 半高宽分别为30和28 nm, 荧光量子产率分别达到82%和61%的粒径均一、 色纯度高且高效稳定核壳结构CdSe/ZnS红光和绿光量子点材料。 然后对量子点LED在背光显示中的应用进行了研究, 采用合成的红光和绿光量子点材料替代传统工艺中的荧光粉材料, 通过改进封装方式, 对量子点光转换层采用双层环氧树脂AB胶保护, 同时引入PMMA透镜包覆, 从根本上隔绝水氧。 最终得到的量子点白光LED, 红绿蓝光发射峰分别为630, 535和453 nm, 半高宽别为20, 28和30 nm, 三段光谱发射峰两侧对称性良好, 有效解决了传统荧光粉白光LED在红色光谱波段缺失的问题, 并同时实现了单色性好、 色纯度高、 色彩饱和度高等优点。 在LED积分球光色电测试系统中20 mA电流条件下测试, 得到了CIE色坐标为(0.329, 0.324)的白光量子点LED, 这是非常接近标准白光的色坐标。 其色温为5 094 K, 光效达到94.72 lm·W-1, 显色指数Ra可达78.6, 寿命超过400 h。 最后对量子点LED灯条进行封装得到背光源, 根据测试获取的白光量子点LED发射光谱, 可以得到sRGB颜色三角形, 即色域, 通过对比NTSC1931标准色域, 得到了色域覆盖率可以达到109.7%的高色域量子点LED背光源。 开发的LED背光由240个白光量子点LED制成, 并且首次成功演示了29英寸液晶电视面板, 这一结果将进一步开发量身定制的量子点, 特别是在高性能显示器应用领域。

通过研究电流和温度应力及二者共同作用对发光二极管(LED)球泡灯可靠性的影响,分析各应力下LED球泡灯的失效机理。结果表明:在室温情况下,以电流为加速应力时,主要失效方式为蓝光芯片的退化;随电流应力的增大,荧光粉退化逐渐变为主要的失效方式,LED球泡灯的相关色温上升,显示指数增大。在温度应力或电流-温度联合应力作用下,荧光粉退化严重,出现黑化现象。此外,灯具、驱动电源、LED支架和铝基板等都发生黄化和变黑现象。这表明温度应力比电流应力更能加速LED球泡灯失效。基于外推法对电流应力下LED球泡灯的寿命进行了预测。

利用脉冲激光沉积(PLD)设备在蓝宝石衬底上制备了高质量Zn1-xMgxO单晶薄膜, 并对其结构和光学特性进行了深入细致的研究。通过能量衍射谱(EDS)确认Zn1-xMgxO薄膜的Mg组分为45％。在Zn0.55Mg0.45O薄膜的X射线衍射谱(XRD)中观测到了明显的位于36.67°的衍射峰, 对应的是(111)晶向的立方相ZnMgO。从透射光谱中可以看出, Zn0.55Mg0.45O具有陡峭的吸收边, 没有发生相分离, 在透射电镜图谱中也得到了证实。该ZnMgO薄膜还表现出了优异的光学特性, 在Zn0.55Mg0.45O材料体系中实现了峰位位于310 nm的紫外光泵浦受激发射, 其激光发射的阈值仅为22 kW/cm2。

利用Advanced Physical Models of Semiconductor Devices (APSYS)理论对比研究了InGaN/AlInGaN 和 InGaN/GaN多量子阱作为有源层的InGaN基发光二极管的结构和电学特性。与InGaN/GaN 基LED 中GaN作为垒层材料相比，在AlInGaN材料体系中，通过调节AlInGaN中Al和In的组分可以优化器件的性能。当InGaN阱层材料中In组分为8%时，可以实现无应力的In0.08Ga0.92N/AlInGaN基 LED。在这种无应力结构中可以进一步降低大功率LED的“效率下降”(Effciency droop)问题。理论模拟结果显示，四元系AlInGaN作为垒层可以进一步减少载流子泄露，增加空穴注入效率，减少极化场对器件性能的影响。在In0.08Ga0.92N /AlInGaN量子阱中的载流子浓度、有源层的辐射复合率、电流特性曲线和内量子效率等方面都优于InGaN/GaN基LED。无应变AlInGaN垒层代替传统的GaN垒层后，能够得到高效的发光二极管，并且大电流注入下的“效率滚降”问题得到改善。

用ZnO陶瓷靶，采用脉冲激光沉积(PLD)技术在c-Al2O3衬底上制备了ZnO薄膜。通过不同温度下光致发光(PL)光谱的测量，对样品的紫外发光机理进行研究。 在较低温度(10 K)下的PL光谱中，观测到一个位于3.354 eV处的束缚激子(D0X)发射，随着温度的升高(~50 K)，在D0X的高能侧观测到了自由激子的发射峰。在10 K温度下，3.309 eV处出现了一个较强的发光带A，此发光带强度随着温度升高先增大然后减小，并且一直延续到室温。重点讨论了此发光带的起源，并认为A带可归属于自由电子-受主之间的复合发射。

利用等离子体辅助分子束外延(P-MBE)技术制备了ZnMgO/n-ZnO/ZnMgO/p-GaN异质结LED。Ni/Au电极与p-GaN、In电极与ZnMgO之间都形成了良好的欧姆接触。在ZnMgO/n-ZnO/ZnMgO/p-GaN异质结器件中观察到了明显的整流特性。异质结的电致发光强度随着注入电流的增大而逐渐增强。室温下在注入电流为20 mA时, 电致发光光谱由位于370 nm和 430 nm的两个发光峰构成。通过异质结的电致发光光谱与ZnO和GaN材料的光致发光光谱相比较确认: 位于370 nm的发光来源于ZnO的自由激子, 这主要是利用了ZnMgO/ZnO/ZnMgO的双异质结结构, 这种双异质结结构能够阻挡ZnO中的电子进入GaN中, 而GaN中的空穴可以进入到ZnO层中。盖层的ZnMgO作为一个限制层, 能够提高载流子的复合效率,从而实现ZnO异质结的室温电致激子发光。

利用等离子体辅助分子束外延(P-MBE)设备在蓝宝石衬底上通过改变生长温度, 制备了不同的ZnO样品。研究了衬底温度对ZnO的结构、光学和电学性质的影响。样品的晶体结构利用X射线衍射谱进行表征。X射线衍射谱表明, 所有的ZnO样品都是(002)取向的六角纤锌矿结构。随着生长温度的升高, X射线的(002)衍射峰的半峰全宽逐渐减小。样品的表面形貌随着衬底的温度改变而变化, 在800 ℃得知了平整的ZnO表面。通过光致发光的实验得知, ZnO的紫外发光随着生长温度的升高, 强度逐渐增强。光致发光的来源为ZnO的自由激子发光。在生长温度为800 ℃时, 得到了高质量的ZnO单晶薄膜, X射线衍射峰的最大半峰全宽为0.05°, 霍尔迁移率为51 cm2/(V·s), 载流子浓度为1.8×1018 cm-3。