为了研究ZnO的光学特性随溶液浓度变化的规律，采用水热法在低温条件下合成了具有六方纤锌矿结构的纳米ZnO材料。分别对样品的形貌、结构、光学特性进行了表征和分析。研究结果表明，纳米ZnO沿着(002)晶面择优生长，生长机理分析表明络合离子Zn(OH)2-4是纳米ZnO的生长基元，样品形貌的形成受到溶液的浓度、温度、反应时间等因素的影响。随着OH-与Zn2+浓度比的增大，样品由棒状结构变为片状形态，并出现了团聚现象。光致发光谱表明，样品具有优异的红绿光发射能力，在560 nm波长附近具有明显的可见光发射带，在374 nm附近具有一个明显的紫外发射峰。最后讨论了样品的发光机理。

采用胶带粘贴、金相砂纸摩擦、射频氢等离子体工艺对钛基纳米金刚石涂层进行了处理, 分析了它们对样品的微观表征、场发射性能、发光效果的影响。首先通过电泳法将金刚石粉末移植到金属钛片上, 然后经过真空热处理、表面后处理工艺形成了场发射阴极涂层, 最后对样品进行了微观表征、场发射特性与发光测试。结果表明, 胶带处理在场强达到10 V/μm时, 场发射电流密度从50 μA/cm2增j加到72 μA/cm2; 金相砂纸处理在10 V/μm场强下的场发射电流由48 μA/cm2提高到82 μA/cm2; 适当的氢等离子体处理有助于降低表面功函数, 使得金刚石表面的悬键被氢原子饱和, 在其表面形成C—H键, 进一步降低了电子亲和势, 从而提高了样品的场发射性能和发光均匀性。

采用密度泛函理论框架下的第一性原理计算方法，利用广义梯度近似和Perdew-Burke-Ernzerdorf泛函，计算了不同Sn掺杂浓度下SZO(Sn∶ZnO)体系的电子结构与光学性质。研究了Sn掺杂浓度对SZO(Sn∶ZnO)的晶体结构、能带结构、电子态密度及光学性质的影响，并结合计算的能带结构和差分电荷密度对比分析了掺杂位置对计算结果的影响。研究结果表明，随着Sn掺杂浓度的增加，晶格常数c与a的比值变化很小，掺杂后晶胞没有发生畸变。掺杂体系的能量逐渐增大，稳定性减弱，且随着掺杂浓度的增加，带隙呈现先减小后增大的变化规律。掺杂后的SZO(Sn∶ZnO)成为间接带隙半导体，在导带底部附近出现了大量Sn原子贡献的导电载流子，明显提高了掺杂体系的电导率，并在费米能级附近与价带顶部之间出现一条由Sn原子贡献的杂质能级，能带结构呈现半填满状态，价带部分的电子态密度峰值向低能方向移动约1.5 eV。同层掺杂的电子得失程度较大，带隙比相邻层掺杂和隔层掺杂时小。掺杂后吸收带边发生红移，材料对紫外光的吸收能力明显增强，介电常数虚部增大，主要跃迁峰向高能方向移动。计算结果表明SZO(Sn∶ZnO)是一种优良的透明导电薄膜材料。

基于平面波赝势密度泛函理论,研究了La,Ce,Nd 掺杂SnO2的电子结构和光学性质.计算结果表明,La 附近的键长变化最大,而Nd 附近的键长变化最小,这表明稀土掺杂SnO2 引起的晶格畸变与掺杂原子的共价半径大小有关.能带结构表明,稀土掺杂可使SnO2的带隙变窄.La 掺杂相比较本征SnO2,带隙减小了0.892 eV,Nd 掺杂在SnO2的禁带中引入了3 个能级.差分电荷密度分析表明,稀土掺杂使SnO2的电子重新分配且由于f 电子的存在使其离子性增强.La 原子失电子最多,Nd 原子失电子最少,这和计算的能带结果是一致的.光学性质表明,介电函数的虚部和吸收函数因稀土掺杂出现了不同程度的红移,这和计算的能带结果非常吻合.

基于平面波赝势密度泛函理论，采用局域密度近似(LDA)方法研究了Sb 掺杂SnO2 的电子结构和光学性质。计算结果表明，与本征SnO2 比较，Sb 掺杂SnO2 的性质，包括能带结构、态密度、电荷密度及光学性质等均随Sb 的掺杂浓度变化。Sb 掺杂相比本征SnO2的带隙要窄，带隙随Sb 掺杂浓度的增加逐渐变窄，并且浅施主杂质能级逐渐远离导带底。Sb 掺杂改变了SnO2可成键性质，随着掺杂浓度的增加，共价性减弱，金属性增强。光学性质计算结果显示随着掺杂浓度的增加，态密度和介电函数虚部向低能方向移动，发生了明显的红移现象，这从理论上揭示了电子结构和光学性质之间的内在关系。

采用自旋极化密度泛函理论方法对Co掺杂闪锌矿ZnO的能带结构、态密度、磁学和光学属性进行了研究。计算结果显示: Co掺杂闪锌矿ZnO的基态是反铁磁态, 具有金属性特征; 而铁磁态具有半金属性特征。铁磁耦合在费米能级附近出现了明显的自旋劈裂现象, 表现出明显的不对称性和强烈的Co 3d和O 2p 杂化效应。磁矩主要来源于Co 3d轨道电子以及部分近邻耦合的O 2p轨道电子, 大小与Co原子的掺杂位置有关。光学性质计算结果显示, Co掺杂闪锌矿ZnO在可见光范围内都有较强的光吸收能力, 吸收峰在高能区发生了红移现象。理论计算结果表明, Co掺杂闪锌矿ZnO或许是一种优异的磁光材料。

利用水热法制备了菊花状的氧化锌纳米棒, 并进行表征, 将纳米氧化锌掺入纳米金刚石中配制成电泳液, 超声分散后电泳沉积到钛衬底上, 再经热处理后进行场发射特性的测试.结果表明：未掺混的金刚石阴极样品的开启电场为7.3 V/μm, 在20 V/μm的电场下, 场发射电流密度为81 μA/cm2;掺混后阴极样品的场发射开启电场降低到4.7~6.0 V/μm, 在20 V/μm电场下, 场发射电流密度提高到140~158 μA/cm2.原因是纳米ZnO掺入后, 增强了涂层的电子输运能力、增加了有效发射体数目, 提高了场增强因子β, 而金刚石保证了热处理后涂层与衬底的良好键合, 形成了欧姆接触, 降低了场发射电流的热效应.场发射电流的稳定性随掺混ZnO量的增加而下降, 要兼顾场发射电流密度及其稳定性, 适量掺入ZnO可有效提高纳米金刚石的场发射性能.

采用密度泛函理论框架下的第一性原理平面波计算方法，系统研究了不同应力作用下GaN 的电子结构和光学性质，对比分析了外压调制对GaN 的能带结构、态密度和光学性质变化的影响。计算结果表明：随着外应力的逐渐增加，Ga—N 的键长逐渐变小，布局数逐渐增加，共价性明显增强，离子性减弱。电子结构计算结果显示导带向高能方向漂移，而整个价带向低能方向漂移，禁带带宽明显被展宽，Ga 原子的3d 态电子与N 原子的2p 态电子的杂化程度增强。光学性质计算结果揭示了在没有应力的作用下，在1.6 eV 附近开始出现吸收边。随着外应力的逐渐增大，GaN 的复介电函数和吸收谱向高能方向漂移，光谱发生了明显的蓝移现象，进而提高了光电转换效率。

Porous silicon (PS) suitable for optical detection of immunoreaction is fabricated. The structure of immunosensor is prepared by the following steps: oxidization, silanization, glutaraldehyde cross-linker, and covalent binding of antibody. When antigen is added into the immunosensor, the Raman intensity is estimated to be linearly reduced according to the concentration of the surface protective antigen protein A (spaA) of below 4.0 μg·ml?1. The ultimate detection limit is 1.412×10^2 pg.ml^{?1}. Controlled experiments are also presented with non-immune antigen of the spaA, and results show that the immunosensor has high specificity. Compared with the conventional enzyme-linked immuno sorbent assay (ELISA), this method is quick, inexpensive, and label-free.

计算了不同Al掺杂浓度下ZnO体系电子结构和光学属性。分析了掺杂对AZO(ZnO:Al)晶体结构、能带、态密度、光学性质的影响, 所有计算都是基于密度泛函理论框架下的第一原理平面波赝势方法。计算结果表明：Al掺杂ZnO在导带底引入了大量由掺杂原子贡献的导电载流子, 明显提高了体系的电导率, 费米能级进入导带。同时, 光学性质的计算表明光学带隙明显展宽, 且向低能方向漂移; AZO透明导电材料的光学透过率在可见光范围内高达85%, 紫外吸收限随着掺杂浓度的增加而发生蓝移。所有计算表明AZO材料可作为优良的透明导电薄膜材料。