基于垂直腔面发射激光器(VCSELs)的自旋反转模型(SFM),理论研究了连续可变偏振光注入VCSEL所产生的偏振开关及双稳特性。研究结果表明,在合适的注入参数设置下,通过连续正向扫描和反向扫描注入光偏振角,VCSEL的偏振分量可产生由偏振角度诱导产生的偏振开关(PS)及偏振双稳(PB)效应,且正反向PS点位置随扫描周期的变化而发生偏移,进而导致PB区域宽度发生改变。当注入强度一定时,正反向PS点位置随扫描周期的增大呈现相反的变化趋势,且更小的扫描周期和更大的频率失谐均有助于增加PB区域的宽度;对于频率失谐给定的情形,注入光强度的变化对PS和PB宽度也有着较大的影响,较小的注入强度及扫描周期更易于PB宽度的扩展。当给定注入强度和频率失谐时,正反向PS点所对应的偏振角度随偏置电流的增强均呈现近似增大的趋势,而PB区域宽度则表现出较大的起伏,且扫描周期越大,对应的PB宽度越小。此外,自旋反转速率也会影响VCSEL输出偏振分量的PS和PB特性,当注入参数一定时,较小的自旋反转速率更易于产生较大的PB宽度。

基于电磁感应透明原理理论研究了金刚石锡空位色心系统的光学双稳特性。研究表明,通过改变系统的参数,即探测场失谐量、耦合场失谐量和强度、合作参数等,可以显著改变系统的量子相干特性,从而可以有效调控该固态系统的光学双稳的阈值。另外,适当地调节耦合激光场的强度,可以实现光学双稳态和多稳态的相互转化。

基于自旋反转模型, 数值研究了光抽运下1300 nm自旋垂直腔面发射激光器(Spin-VCSEL)输出激光的圆偏振转换(PS)及偏振双稳(PB)特性。研究结果表明: 对于一定的抽运光偏振椭圆率PP, 抽运光功率能在一定程度上控制激光器输出光的偏振椭圆率Pout, 其绝对值随抽运光功率的增加而逐渐增大; 对于一定的归一化抽运光功率η, 采用正向扫描(逐渐增加)和反向扫描(逐渐减小)PP时, Spin-VCSEL输出的左旋圆偏振光与右旋圆偏振光之间会发生PS, 并可观察到PB现象。对于较小的η, 双稳环宽度随η的增加先增加到一个最大值然后减小到0; 对于较大的η, 双稳环宽度随η的增加总体上呈现出逐渐减小的趋势。激光器的线宽增强因子α和有源区介质的双折射系数γp等内部参数对由PP变化引起的PS和PB均有较大的影响。此外, 确定了双稳环宽度在某些激光器关键内部参数和η构成的参数空间中的分布图。

以PS(聚苯乙烯)和PC61BM(\[6.6\]-苯基-C61-丁酸甲酯)为活性材料，通过加入导电性不同的缓冲层材料，优化了阻变存储器件的开关比。制备时分别以金纳米粒子(Au-NPs)、聚3，4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT∶PSS)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)材料作为器件的缓冲层，得到了开关比可调、存储机制不同的电双稳态器件。测试结果发现缓冲层材料导电性是影响器件开关比的关键因素，当缓冲层材料从绝缘性材料PVP换为导电性良好的金纳米粒子，其开关比从102逐渐增大到105。另外对于不同结构的存储机制，通过电流电压拟合曲线和能带原理图分析，发现缓冲层材料的导电性质及能级匹配是影响器件存储机制的重要因素。

通过逐层旋涂的方法, 利用MEH-PPV(Poly［2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene］与Ir(ppy)3(tris(2-phenylpyridine)iridium(Ⅲ))), 制备活性层, 实现了高性能的电双稳器件。通过改变MEH-PPV 的浓度, 制备了不同器件并进行性能比较, 发现所有器件都具有明显的电双稳特性。当MEH-PPV的浓度达到4 mg/mL时, 器件的开关比可以达103。同时, 通过测试器件的电流-循环次数研究了器件的持续稳定特性。经过104次的反复读写测试, 器件性能依然稳定。最后, 通过对器件的I-V曲线进行线性拟合, 并结合器件的能级图, 对器件的工作原理进行了研究。结果表明, MEH-PPV/Ir(ppy)3器件的电双稳特性产生的主要原因是偶极层的形成与破坏。

利用简易的“一锅法”制备了正丁硫醇修饰的MoS2纳米片(MoS2-C4), 并对其结构、组分、形貌及电双稳性能进行了研究。正丁硫醇在反应过程中既作为硫源, 又作为表面活性剂。X射线衍射(XRD)测试表明制备的样品为六方晶系的MoS2。从透射电镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)可以看出样品的形貌为片状, 较大的纳米片是由较小的纳米片自组装而成。测试了样品的吸收光谱, 由吸收峰的位置证明了合成的样品为2H-MoS2纳米片。利用旋涂法将所制备的纳米片与聚乙烯基咔唑(PVK)的混合物制备了电双稳器件, 通过电流-电压(I-V)测试证明了该器件具有很好的电双稳性能。

将PEG（聚乙二醇）引入到 ITO/MEH-PPV（聚（2-甲氧基, 5（2'-乙基己氧基）-1,4-苯撑乙烯撑）/Al三明治器件中, 实现了很好的电双稳性能。通过改变PEG的分子量、浓度以及退火温度等条件, 对器件性能进行了优化。通过电流-电压（I-V）测试研究了不同器件的性能, 结果表明, 分子量为4 000的PEG, 在30 mg/mL的浓度下, 通过120 ℃退火制备的薄膜, 其器件性能最优, 电流开关比可以达到103以上。利用SEM测试研究了活性层的膜形貌, 并结合电流-电压（I-V）曲线的线性拟合, 分析了电荷在器件中的传输过程。研究发现, 相分离产生的陷阱对电荷的俘获是该器件产生电双稳特性的主要原因。

采用旋涂工艺将PbSe三维自组装超晶格镶嵌在两层聚合物PVP中，制备了基于PVP和PbSe三维自组装超晶格复合体系的电双稳器件，器件结构为ITO/PVP/PbSe 三维自组装超晶格/PVP/Al，研究了其电学性能和记忆效应。与参比器件ITO/PVP/Al相比，器件ITO/PVP/PbSe三维自组装超晶格/PVP/Al的电流-电压特性呈现出非常明显的电双稳特性和非易失记忆行为，在相同的电压下同时具有两种不同的导电状态：低电导的关态和高电导的开态。当PVP与PbSe超晶格的质量比为1∶1时，器件性能最好，其最大电流开关比为7×104，经过104 s仍几乎无衰减。通过对电流-电压曲线拟合，利用不同的导电模型对器件的载流子传输机制进行了解释。结果表明，PbSe三维自组装超晶格作为电荷陷阱，可以俘获、储存及释放电荷，对器件的电双稳性能能起决定性作用。

通过逐层旋涂的方法, 制备了P3HT(poly(3-hexylthiophene))与PMMA(poly(methylmethacrylate))双层器件, 并与二者的共混溶液制备的器件进行了性能对比。利用扫描电镜(SEM)表征了双层器件的横截面形貌; 利用电流-电压(I-V)以及电流-读取次数(I-t)测试, 测量了两种器件的开关比以及持续时间特性。其中, 双层器件具有更好的开关比, 可达1×103, 同时反复读写测试表明器件性能非常稳定。为了解释电双稳现象产生的机理, 对双层结构器件的电流-电压曲线进行了线性拟合, 利用器件的能级图进行分析, 得出了电荷在器件中的传输过程。研究结果表明, 可以通过电荷俘获释放理论解释P3HT/PMMA双层器件电双稳特性产生的机理。

从描述F-P型半导体光放大器（FPSOA）腔内光强Iav与输入光强Iin、输出光强Iout之间关系的方程组出发, 证明了Iin是Iav的单值函数。将Iin近似表示为Iav的三阶泰勒级数, 则Iin对Iav的导数可以表示为一个关于变量Iav的一元二次方程。进一步地, 从理论上论证了只有当该一元二次方程具有两个实数根时, FPSOA才处于双稳工作区。这样, FPSOA双稳现象的必要条件在数学上可以表示为该一元二次方程的判别式大于0。数值实验与解析结果吻合得很好。该研究结果对于具有类似结构器件的双稳现象研究具有一定的参考价值。