间接带隙的Cs₂NaBiCl₆双钙钛矿材料具有近红外宽波段发射特性, 但低发光效率限制了其在近红外发光领域的应用。本工作通过共沉淀法快速制备微米级尺寸的Cs₂Ag_0.1Na_0.9BiCl₆:Tm³⁺双钙钛矿晶体, 实现了近红外荧光增强, 并系统研究了其光学吸收、光致发射(PL)、光致激发(PLE)、时间分辨光致发光和荧光量子效率(PLQY)等光学性能。共沉淀法制备的Cs₂Ag_0.1Na_0.9BiCl₆:Tm³⁺的光学带隙为3.06 eV。在350 nm紫外光激发下, 可以观察到峰值位于680 nm的近红外宽峰发射, 这源于自陷激子发光。通过引入Tm³⁺作为新的发光中心, 实现了810 nm波段的近红外发光增强, 在780~830 nm波段荧光量子效率(PLQY)从1.67%提高到11.77%, 提高了6.05倍。在650~900 nm波段, Cs₂Ag_0.1Na_0.9BiCl₆:Tm³⁺的近红外PLQY高达25.22%。本研究证明了共沉淀法快速制备的Cs₂Ag_0.1Na_0.9BiCl₆:Tm³⁺钙钛矿作为新型近红外光源材料的可行性。

二维钙钛矿的宽带发射引起了人们对单组分白光二极管的兴趣。二维钙钛矿(PEA)₂PbBr₂Cl₂和(C₆H₁₈N₂O₂)PbBr₄具有软晶格特性，因而能产生很强的光声耦合作用，使得受激产生的电子–空穴对（激子）很容易引起晶格畸变从而被晶格捕获，形成自陷激子（self-trapping excitons，STEs），发射出全光谱白光。研究表明：这2种材料的半高全宽可以达到232 nm和194 nm；斯托克斯位移分别为182 nm和198 nm；荧光寿命为9.812 ns和13.465 ns。它们在CIE色度图上坐标分别为（0.36，0.40）和（0.40，0.44），显色指数（color rendering indexes，CRI）为86.93和82.23。基于这2种钙钛矿，结合商用的紫外LED，制成的复合型LED色温在5000 K左右，为设计单组分白光二极管提供了新的思路和方法。

发光层中载流子的平衡以及拓宽的激子分布对于制备高性能白光有机发光二极管(WOLEDs)至关重要。采用蓝光热激活延迟荧光(TADF)分子DMAC-DPS、绿光磷光分子Ir (ppy)₂(acac)和红光磷光分子RD071制备了基于激基复合物主体的TADF/磷光杂化WOLEDs。在发光层中引入TCTA:DPEPO激基复合物作为主体不仅平衡了电荷和空穴传输，拓宽了激子复合区，并构建蓝-绿-红发光层之间级联式激子能量传递，有效提升了激子利用率，降低了器件的效率滚降。通过调控发光层中载流子平衡及激子分布，白光器件的最大电流效率(CE)、功率效率(PE)和外量子效率(EQE)分别为37.1 cd·A⁻¹、36.4 lm·W⁻¹和17.5%，并且在1000 cd·m⁻²亮度下依旧保持在26.6 cd·A⁻¹、18.2 lm·W⁻¹和12.3%，对应色坐标(CIE)和显色指数(CRI)分别为(0.451,0.428)和88。值得注意的是，在1000~5000 cd·m⁻²亮度范围内，CIE变化仅为(0.006, 0.004)，表现出优异的色稳定性。同时，通过单极性主体和双极性主体的对比，阐明了双极性主体中载流子复合及激子能量传递机制。最终，通过器件传输层的优化进一步降低了器件的工作电压，提升了载流子平衡性，器件EQE及PE分别提升至19.3%和52.6 lm·W⁻¹，并保持了高的显色指数(CRI=90)及良好的色稳定性。

近年来，金属卤化物钙钛矿发光材料由于具有优异的光电性能，被广泛地应用于金属卤化物钙钛矿发光二极管（Perovskite light-emitting diodes, PeLEDs），被视作下一代显示和照明领域的发光光源。激子利用率是影响PeLEDs效率的关键因素之一，研究者采用各种各样的方法将激子限制在钙钛矿发光层中，对激子能量回收利用以提高激子的利用率。文中将概述通过添加剂辅助法、器件界面工程和结构优化法，将传统荧光材料、磷光材料、热激活延迟荧光材料引入器件，改善绿光和蓝光PeLEDs的光电性能方面所做的尝试。并简要地介绍激子限制作用的原理，以及不同类型的发光材料引入PeLEDs中激子的能量转移机理和器件光电性能提升的物理机理。

蓝光OLED材料是电致发光领域的关键和难点。基于高能激发态转换的“热激子”材料表现出优异蓝光材料的潜能。本文通过调节给受体的推拉电子能力，以蒽为核心构筑单元、三苯基苯为弱给体、苯氰基为受体，设计合成了一种新型D?π?A结构分子TACN。扭曲的三苯基苯提供了高度扭曲的分子构象，有效减弱了聚集态下的猝灭效应，因此TACN表现出高的荧光量子产率（聚集态下47%）。实验结果和理论分析表明，TACN具备“热激子”特征，其大的T₂?T₁能隙（1.45 eV）有效阻碍了从T₂到T₁的内转换（IC）过程，而小的T₂?S₁能差（0.18 eV，T₂> S₁）有利于促进反向系间窜越（RISC）过程。基于TACN的非掺杂器件表现出深蓝色发射（λ_max= 444 nm），半峰宽（FWHM）为59 nm，色坐标为（0.17，0.13）。其最大外量子效率（EQE_max）为8.3%，相应的激子利用率（EUE）最高为88.7%。

由于量子限制效应，自组装半导体单量子点具有类似于原子的分立能级，可实现高不可分辨、高亮度和高纯度的单光子发射，其多种激子态能够产生不同偏振模式的光子。而光学微纳结构是调控量子点发光性质的有效手段，当单个量子点与光学微腔发生弱耦合时，Purcell效应将大大提高量子点作为单光子源或纠缠光子对源的性能。同时，量子点与光学微腔的强耦合系统可以作为量子光学网络中的量子节点，以及用于研究单光子水平的光学非线性效应。利用量子点与光学波导的耦合可实现固态量子比特和飞行光子比特的相干转换，以及高效的信息处理与传输，由此构建可靠的片上光学网络。此外，单量子点还具有可操控的自旋态，可作为量子比特的载体。考虑到量子点器件的制备过程易与成熟的半导体技术相结合，基于量子点的器件设计具有良好的可扩展性和集成化潜力。

为实现有机光电探测器对三基色（红、绿、蓝）的全响应以及器件性能的改善，研究了在P3HT∶PCBM活性层中，掺入非富勒烯受体ITIC实现光谱拓宽以及通过改善迁移率的平衡性和活性层表面形态，进而改善探测器性能的方法，着重研究了ITIC受体含量对探测器光电学性能的影响。在此基础上，获得了一个覆盖400~800 nm波长范围的三基色探测器，并且在低偏压-1.5 V下三基色（波长为630、530和460 nm）的外量子效率EQE和比探测率D^*分别达到了56%、68%、52%和1.17×10¹² Jones、1.4×10¹² Jones、1.2×10¹² Jones。结果表明：在P3HT：PC₆₁BM中混入适量的ITIC，不仅可将光谱拓宽到400~800 nm，改善器件的光学特性，而且还可以提高激子解离率和载流子收集率，降低混合薄膜中的双分子复合，使器件电学特性得到了明显改善。本文研究为研发宽光谱高探测率三基色有机光电探测器提供了一种新思路。

半导体纳米晶的多激子复合过程在激光器件、发光二极管和光伏等方面具有巨大的应用价值，但粒子体积的减小会加速多激子态的非辐射俄歇复合，这极大地阻碍了相关应用的发展。因此，抑制俄歇复合成为纳米晶体领域一个重要的研究课题。本文基于球形量子阱结构CdS/CdSe/CdS，通过共格应变减小由材料间晶格失配引起的缺陷，制备出高荧光量子产率的大尺寸纳米晶。应用时间分辨荧光光谱技术，在光谱学以及动力学领域研究了大尺寸量子阱的多激子复合特性，分析了单激子及多激子的衰减寿命和谱线特征，并证实了大尺寸量子阱对俄歇复合的抑制作用。本研究有望促进纳米结构在多激子应用中的发展。