本文对CVD(Chemical Vapour Deposition, CVD)外延生长中作为衬底的高温高压(HTHP)单晶金刚石进行拉曼光谱测试，利用谱峰半高宽(FWHM)判断了衬底的结晶质量。开展了升温(室温~1 000 ℃)和降温(1 000 ℃~室温)过程中衬底晶格变化的X射线原位测量研究。实验表明: 衬底的晶格常数随温度变化而变化，在1 000 ℃时因晶格变化而产生的应力大小为GPa量级。晶格常数在降温过程要比升温过程的数值大，线膨胀系数的计算结果也发现了相同的现象。根据傅里叶红外光谱仪(FT-IR)测试结果推断: 造成上述变温过程中晶格变化差异的原因在于样品中氮浓度的不同，其中氮浓度越高，拉曼光谱的半高宽越大，衬底的晶格常数变化越大，线膨胀系数越大。

基于密度泛函理论，对Al组分由0～1变化时AlxGa1-xAs体系的晶体结构、差分电荷密度、光电性质以及热力学性质进行第一性原理计算。得到AlxGa1-xAs体系的晶格常数a与Al组分x之间呈线性增加关系。能带结构图显示其禁带宽度将随掺入Al组分x的增加而变大，并且当x≥0.5时，体系能带由直接带隙变为间接带隙。静介电系数ε1(0)随掺入Al组分增加而减小，吸收系数带边随x增大而发生蓝移现象。由材料体系的德拜温度随Al组分的变化情况可知，Al组分增加，体系的声速和弹性劲度常数也相应地增大，高温时比热容的非线性增大是单位质量内AlxGa1-xAs的原胞数非线性增加所导致。通过分析不同Al组分下AlxGa1-xAs体系的光电特征、热力学性质，从而为AlxGa1-xAs在光电子器件以及太阳能电池等方面的应用以及后续的深入研究打下理论基础。

以TiO2和炭黑为反应物，TiC为添加物，通过反应烧结法制备出多孔TiC陶瓷。研究了TiC的添加量对晶粒大小、孔径尺寸、开气孔率及抗弯强度的影响 。研究结果表明：随着TiC的添加量从0%增大到100%，反应生成TiC的粒径从0.17 μm增大到0.71 μm，孔径尺寸从0.15 μm增大到1.51 μm，开气孔率从78% 持续降到38%，抗弯强度先增加后减小，添加量为80%时最高(86 MPa)。TiC生长机理主要是由于添加的TiC使TiO2周围的碳含量减少，从而导致反应生成TiC的 熔点降低，扩散能力提高，晶粒粒径增大。

利用传输矩阵法,分析了一维结构光子晶体的反射带特点。结果表明：TE波具有狭窄的全角度反射带,TM波无全角度反射带；TE和TM波的部分角度反射带会随晶格常数的增大向长波方向移动,带宽会变宽；不同晶格常数下,TE波和TM波在0～90°内,其部分反射带会出现带的交叠现象。在此基础上并结合角域展宽理论,设计得到了可见光波段的全角度反射器,其全角度反射带范围位于442.3 nm～624.6 nm处，反射带带宽达到182.3 nm,角度不敏感范围为0～90°。这些结论对新型高效率背反射器件等的设计是极其有意义的。

基于Gross Pitaevskii(G-P)方程的数值模拟,研究了旋转二维光晶格中玻色-爱因斯坦 凝聚气体量子涡旋的动力学性质,分析了光晶格常数d、光晶格深度ν0 对量子涡旋的影响。结果表明:随ν0 增加量子涡旋形成过程变快,通过计算系统自由能随时间的演化分析了这一动力学行为的物理本质; ν0大于50时出现针钉效应,即量子涡旋被光晶格固定在势能极值点; d大于2.7dc(dc为临界常数)时出现涡旋-反涡旋对。

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法制备了不同Al组分含量的2μm厚AlxGa1-xN外延膜, 通过透射电镜定性分析了外延膜中的位错和缺陷, 通过高分辨X射线衍射试验对AlxGa1-xN外延膜进行ω/2θ扫描, 结果显示外延膜为六方晶系纤锌矿结构, 通过对对称面和非对称面的晶面间距进行修正精确计算了外延膜晶格常数, 并由此对应变进行定量分析, 四个不同Al组分的AlxGa1-xN外延膜样品的四方畸变值随Al含量的增大而逐渐减小, 并且均小于零, 在水平方向上均处于压应变状态。

采用基于第一性原理的紧束缚近似线性muffin-tin轨道(TB-LMTO-ASA)的方法,在原子球近似的基础上计算了均匀掺杂的稀磁半导体(Ga1-xFex)As在各掺杂浓度下(x=1,1/2,1/4和1/8)的总能量,由能量最低原理得到其在各稳定点的晶格常数,磁性及相应态密度.计算结果表明了(Ga1-xFex)As的晶格常数随掺杂浓度的增大而减小,在各掺杂浓度下(除x=1)样品都是反铁磁态的,Fe3d和As 4p之间杂化是引起样品电子结构和磁性变化的主要原因.

用紧束缚近似线性Muffin-tin轨道的方法计算了稀磁半导体(In1-xMnx)As(x=1/2,1/4和1/8)的晶格常数,磁性和电子结构.给出了Mn掺杂浓度的变化对(In1-xMnx)As的晶格常数,磁性和电子结构的影响.

对顶部籽晶提拉法(TSSG)进行了改进,采用泡生法生长KYb(WO4)2晶体(简称KYbW),以0.05 ℃/h的速率降温生长,转速5～10 r/min,生长周期10～15 d,降温速率15～20 ℃/h。研究了KYbW晶体的结构,给出了两种晶胞的选取方法。通过晶体的X射线衍射(XRD)谱,计算出晶体的两种晶格常数分别为a=1.061 nm,b=1.029 nm,c=0.749 nm,β=130.65°;a′=0.807 nm,b′=1.029 nm,c′=0.749 nm,β′=94.34°。测得晶体的吸收光谱,结果表明其吸收带在920～1000 nm,计算出主吸收峰981 nm处的吸收截面为11.12×10-20 cm2。测得晶体的荧光光谱,结果表明KYbW晶体在1007 nm和1037 nm附近都有较强的发射峰,主峰1037 nm处的发射线宽(FWHM)达13 nm,因此KYbW晶体可作为可调谐激光增益介质,计算出1037 nm处的受激发射截面积σem=3.4×10-20 cm2。

本文介绍了亚稳态Fe₅₀Cu₅₀固溶体晶格常数的测量结果,应用金属结构的经典概念并考虑到原子核周围电子密度的高斯型球对称分布,导出了计算金属中一个原子的平均内能和两种不同金属原子相互作用势的普遍公式.对亚稳态Fe₅₀Cu₅₀合金原子相互作用势作计算,得到平衡时fcc-FeCu的晶格常数为0.36433 nm与实验测量结果接近,也与H.R.Gong等人对亚稳态FeCu合金的研究结论一致,证实了亚稳态Fe₅₀Cu₅₀合金是以fcc结构形式存在的固溶体.