为提出一种更加简便有效的对角化哈密顿量的实用方法,以线性代数中的N元二次型的通用计算流程为基础,研究了二重构型类的量子玻色模型的哈密顿量对角化方法。以Dicke模型及腔光力杂化体系的哈密顿量的对角化过程为例,通过普通二次型到标准二次型的线性代数计算流程验证了该方法的正确性和有效性。尽管应用此法来处理量子模型的哈密顿量对角化问题有二重构型的条件限制,但是相信它也会为研究特定体系的量子相变问题提供另一类行之有效且简便的基本方法。

为了实现紫外-可见波段的高响应度/低成本的广光谱光电探测,我们制备了基于一维p型Se微米线与二维n型InSe纳米片的混维范德瓦尔斯异质结广光谱探测器。得益于Se微米线与二维层状结构InSe纳米片的高结晶质量, 该器件在紫外-可见光广光谱范围都具有非常高的响应度, 该器件的响应截止边为700 nm。 值得指出的是, 该器件在-5 V的偏压下, 对460 nm的光源响应度可以达到108 mA/W,该数值比原来的Se探测器高了800%。这项研究有利于拓展我们对范德瓦尔斯异质结的认识, 也为今后制备高性能的低维光电探测器提供了一种新的途径。

针对目前高效、稳定的p型掺杂一直较难实现的问题，本文采用化学气相沉积方法制备出了高结晶质量的p型半导体材料Se微米线。同时，还制备出了基于单根Se微米线的光电探测器，其在紫外和可见光波段有较宽的响应范围，响应截止边为675 nm。该器件在5 V偏压下的峰值响应度可达28 mA/W(600 nm)。在此基础上，利用p型Se微米线与钙钛矿材料CH3NH3PbCl3制备了p-n结型器件，与单根Se微米线光电探测器相比，响应时间和响应度都有明显提升，尤其是异质结的响应度比纯Se微米线提高了850%。这一研究结果说明本文制备的有机无机复合结构p-n结非常有望应用到高性能光电探测器中。

SnO2基紫外探测器具有较高的光响应度，但由于材料存在持续光电导效应，其响应时间较长，限制了其在光电探测领域的应用。为此，我们研究了表面修饰对SnO2基光电探测器件的性能影响。采用化学气相沉积的方法制备了高结晶质量的SnO2微米线，并在此基础上制备了基于单根SnO2微米线的光电探测器。同时制备了高质量的钙钛矿CH3NH3PbBr3材料，并与SnO2微米线结合制备出经过修饰的SnO2基器件。两种器件在紫外波段都呈现出明显的光响应，响应峰值位于250 nm处。相比单根SnO2微米线器件，经过修饰后的SnO2微米线探测器的响应度提高了10倍，响应时间由单根SnO2微米线器件的几百乃至上千秒缩短为0.9 s。这一研究结果说明我们所采用的方法非常有望应用到高性能SnO2光电探测器的制备中。

利用选区激光熔化(SLM)增材制造技术成功制备了5CrNi4Mo 模具钢试件，研究了激光成形5CrNi4Mo 模具钢的相变过程及其机制，分析了激光线能量密度η(激光功率与扫描速度之比)对SLM 成形件致密度、显微组织和力学性能的影响规律。研究表明：过高的η(387.5 J/m)引起球化效应，使得成形件内部含有残留孔隙，成形致密度降低；过低的η(155.0 J/m)导致熔体润湿性较低，成形致密度较差。将η优化为258.3 J/m 时，成形试件加工缺陷减少，成形致密度提升到98.12%。激光加工的快速冷却作用易导致马氏体相变；原始粉末中的Mn、Ni、Cr等合金元素可以增加过冷奥氏体的稳定性，降低马氏体临界冷却速度，从而确保了马氏体转变的顺利进行；随着η的降低，马氏体组织发生明显的细化。当η=193.8 J/m，成形试件具有较高的显微硬度(689.5 HV0.2)、较低的摩擦系数(0.44)和磨损率[2.3×10^-5 mm³/(N?m)]。

利用分子束外延设备(MBE)制备了MgZnO薄膜。X射线衍射谱、紫外-可见透射光谱和X射线能谱表明薄膜具有单一六角相结构, 吸收边为340 nm, Zn/Mg组分比为62∶38。采用掩膜方法使用离子溅射设备, 在MgZnO薄膜上制备了Au电极, 并实现了Au-MgZnO-Au结构的紫外探测器。通过改变溅射时间, 得到具有不同Au电极厚度的MgZnO紫外探测器。研究结果表明: 随着Au电极厚度的增加, 导电性先缓慢增加, 再迅速增加, 最后缓慢增加并趋于饱和; 而Au电极的透光率则随厚度的增加呈线性下降。此外, 随着Au电极厚度的增加, 器件光响应度先逐渐增大, 在Au电极厚度为28 nm时达到峰值, 之后逐渐减小。

通过金属有机物化学气相沉积法制备了不同Mg组分的MgxZn1-xO∶Ga(x=0, 0.03, 0.14)薄膜。透射谱中MgxZn1-xO∶Ga薄膜的光学带隙随x增大而出现的蓝移证实了Mg在ZnO晶格中的替位掺入。 薄膜上金叉指电极间的变温I-V曲线显示, 在同等温度下, Ga掺杂MgxZn1-xO薄膜的电阻率随着x值的增大而逐渐升高。这是由于Mg组分增大使材料的导带底显著上升, Ga的施主能级深度增大, 导致n型载流子浓度降低。根据I-V曲线计算了270 K温度下MgxZn1-xO∶Ga薄膜的浅能级施主深度。 与x=0, 0.03, 0.14对应的施主能级深度分别为45.3, 58.5, 65 meV, 说明随着薄膜Mg含量的升高, Ga的施主能级深度有增加的趋势。

利用金属有机物化学气相沉积法在蓝宝石衬底上制备了ZnO薄膜。利用Au电极, 在ZnO薄膜上制备电极间距不同的金属-半导体-金属结构紫外光电探测器。发现随着电极间距从150 μm降至5 μm, 探测器响应度呈现出从15 mA/W到75 mA/W的明显提高。同时, 随着电极间距的减小, 器件的I-V曲线线形发生了显著改变。这被归结为电极间距变化改变了器件耗尽区宽度和电极间电阻造成的结果。

采用金属有机物化学气相沉积方法生长了立方相Mg0.56Zn0.44O∶Ga薄膜, Ga在MgZnO中的摩尔分数为2.8%～4.5%。低掺杂水平的MgZnO可以保持其良好的结晶特性。随着Ga元素的摩尔分数升高至3.1%、3.3%与4.5%, 立方相MgZnO中分别出现了Ga2O3、ZnO与ZnGa2O4分相。其中, Ga2O3与ZnGa2O4相的出现是由于Ga的掺杂使这两相在MgZnO基质中饱和析出, 而ZnO分相被归因于Ga的引入部分破坏了立方MgZnO的亚稳态结构状态, 使组分原本就处于分相区的立方MgZnO出现相分离。