石墨烯和其他二维材料凭借其自身独特的物理和化学性能，引起了科学和工程领域的广泛关注。探索新型二维材料体系并扩展其应用范围是研究人员的热点研究内容。其中，第五主族单元素二维烯（二维磷烯、二维砷烯、二维锑烯、二维铋烯）具有较窄的且可调节的能带宽度、高的载流子迁移率、良好的透光性和优异的光电子学性能，成为二维材料及其在光电子应用领域的新的研究对象。鉴于此方面，从基本物理结构、材料的制备方法和在光电子方面的应用深入分析二维铋烯的相关理论以及实验研究的工作进展。在材料的可控制备方面，重点围绕二维铋烯的电化学剥离法展开相应论述。最后讨论了二维铋烯在光电子学应用领域的现状，包括在超快光电子学器件的应用，并且对二维铋烯未来的发展进行了展望。

实际场景中运动物体的特征点加入到相机位姿计算中，以及静态环境特征点过度稀疏都会导致移动机器人传统视觉同步定位与地图构建（simultaneous localization and mapping, SLAM）算法在位姿估计时精度低、鲁棒性差。设计了基于分支空洞卷积的双边语义分割算法，将环境区分为潜在运动区域和静态区域；结合几何约束进行静态特征点的二次判断及对没有先验动态标记而具有移动性的特征点的判断，并在事先均匀提取的全部特征点中进行移除，只应用静态特征点求解相机位姿和构建静态环境地图。在TUM公共数据集上进行实验，验证了提出算法在动态环境中SLAM的定位精度明显优于现有其他方法。在存在运动物体的真实环境下进行建图实验，与ORB-SLAM2算法进行对比，本文算法在动态场景中构建的地图更清晰。

基于等离子体共振机理，提出了一种包含金属/石墨烯/ Al₂O₃/石墨烯堆栈结构的等离子体脊型波导.基于光电效应的微观机理分析，通过设计波导结构和等离子体结构，优化调制器的性能.结果显示，电光调制器的插入损耗很低，工作在近红外波段，调制速率为730 GHz，能量损耗为0.7 fJ/bit，3-dB带宽为3.66 THz.

针对氮化铝微环谐振腔实现临界耦合条件困难的问题，设计并制备了氮化铝弯曲耦合微环谐振腔。分析了微环谐振腔耦合系数公式，分别阐述了多种提高耦合强度方案的优势和劣势，最终选用弯曲耦合结构来增强耦合强度，得到了在宽耦合间隙下，实现临界耦合条件的解决方案。在蓝宝石衬底上生长了高质量的氮化铝单晶薄膜，选用导电胶克服材料的不导电性，并利用电子束曝光系统将弯曲角度为40°、耦合间隙0.19 μm、波导宽度0.41 μm的微环谐振腔图形化，分析优化多项氮化铝刻蚀参数，最终将图形转移至氮化铝层，得到了耦合间隙均匀、侧壁平整的弯曲耦合氮化铝微环谐振腔。该研究为氮化铝微环谐振腔实现临界耦合条件提供了选择参考。

有机-无机杂化钙钛矿材料（CH₃NH₃PbX₃）因其具有载流子迁移率高、直接带隙结构、光电转换效率高等优异的光电性能，在太阳能电池、光电探测器、发光二极管及激光器等光电子领域具有重要应用前景。然而，有机-无机杂化钙钛矿材料的稳定性问题是现阶段限制其进一步应用的瓶颈。本文首先系统论述子外界环境因素（水氧、温度、光照等）对有机-无机杂化钙钛矿材料稳定性的影响因素与物理机制。其次，总结了目前改善及提高钙钛矿材料稳定性的主要方法和技术途径，如改进合成方法、离子掺杂、器件封装等手段。同时分析了其对基于有机-无机杂化钙钛矿材料光电探测器性能的影响。最后提出了该领域在实际应用中面临的挑战和发展策略。