CsPbX3(X=Cl-, Br-, I-)钙钛矿单晶具有优异的光电性能, 有望成为下一代光电探测材料。由于CsCl在前驱体中的溶解度过小, 通过低温溶液法较难生长得到CsPbCl3晶体。本工作采用坩埚下降法成功生长了1英寸完整的CsPbCl3晶体, 并对晶体进行了一系列加工, 得到了φ10 mm×10 mm和厚度为2 mm的单晶片。测试了晶体的X射线粉末衍射图谱、TG/DTA曲线、X射线激发发射光谱、透过光谱和低温荧光光谱。在X射线的激发下, 在430和575 nm观察到两个X射线激发发射峰, 晶体的透过率达到75%;光致发光(PL)强度与温度依赖性曲线中可以观察到热猝灭现象, 计算得到晶体4个峰的激子结合能分别为12.59、8.21、12.41和21.59 meV。

成核作为结晶的初始阶段, 直接影响着晶体产品的结构、手性、纯度、晶型和粒径分布等性质。但由于成核具有随机性, 通过实验成核不仅耗时耗力而且很难洞悉分子间的相互作用。本文选择结构相似的对羟基苯甲酸乙酯(EP)、对羟基苯甲酸丙酯(PP)和对羟基苯甲酸丁酯(BP)为模型物质, 计算了EP、PP和BP在四种不同的有机溶剂(乙醇、乙酸乙酯、丙酮、乙腈)中单个溶质分子和单个溶剂分子的结合能。不论是EP、PP还是BP与各溶剂的相互作用大小都服从乙醇>乙酸乙酯>丙酮>乙腈。因此, 可以预测EP、PP和BP在乙醇中成核最慢, 在乙酸乙酯和丙酮中成核较慢, 在乙腈中成核最快。当溶剂相同的时候, EP最难成核, 其次是PP, BP容易成核, 预测的结果与实验结果一致。本研究证明利用溶质-溶剂(1∶1)模型可以预测成核的难易, 进而有利于筛选溶剂, 提高实验效率。

已有的分布式光纤拉曼测温原理是采用拉曼谱的斯托克斯和反斯托克斯强度比值与温度的关系来获取温度。但是拉曼散射峰的强度较弱,导致光强信号处理难度大。基于键弛豫理论,结合拉曼频移与键参数的关系,建立了拉曼频移与温度的线性关系,提出了拉曼频移测温的新方法。计算了金刚石、石墨、CdS、Bi₂Se₃和Sb₂Te₃的拉曼频移高温效应,计算结果与实验测量值吻合较好,并获取了拉曼参考频率和原子结合能。所提方法有效避开了拉曼峰强对测温的影响,为分布式光纤拉曼测温方法的快速发展提供了新的理论方法。

非极性a面AlN(a-AlN)能够从根本上解决极性AlN引起的量子限制斯塔克效应问题, 是提升AlGaN发光器件效率的有效途径。但是, 非极性AlN生长面临更大的挑战, 目前难以实现低缺陷密度、高平整表面的非极性a-AlN。高温热处理是一种提高AlN质量的有效方法, 但在热处理过程中, 非极性a-AlN的表面形貌演变的物理机理尚不明确, 直接影响了a-AlN表面改善与质量提升。本研究通过对a-AlN薄膜在不同条件下进行高温热处理, 对样品的表面形貌演变过程进行了表征与分析, 并结合第一性原理计算, 揭示了高温热处理对非极性a-AlN表面的影响及其物理机理。结果表明, 在高温热处理过程中Al、N原子更趋向于从a面与m面分解, 而在c面吸附, 使得a-AlN样品表面在高温热处理过程中出现了沿c轴方向的高取向性条纹原子台阶形貌, 进而提高a-AlN材料质量。本研究为实现高质量非极性a-AlN材料及紫外发光器件提供了重要基础。

采用Huybrechts线性组合算符和第二次Lee-Low-Pines (LLP)幺正变换的方法,从理论上研究了氯化铷非对称半指数量子阱中强耦合极化子的性质,推导出了强耦合极化子的基态结合能和平均声子数。选择半指数氯化铷晶体,讨论了非对称半指数量子阱中强耦合极化子的基态结合能和平均声子数随非对称半指数受限势两个参量的函数关系。结果表明:基态结合能Eb是量子阱受限势参量U0的减函数,是参量σ的增函数;平均声子数是量子阱受限势参量U0的增函数,是参量σ的减函数。发现两个参量是研究非对称半指数量子阱中极化子性质的重要物理量。

WC(0001)与TiN(111)涂层界面的结合强度取决于其界面性质。本文采用第一性原理讨论WC(0001)与TiN(111)界面的结合能、界面能、电子结构和成键情况。结果表明:(1)在所有考虑的终端界面之中，结合能从大到小依次为C-HCP-Ti界面(9.19 J/m2)、W-OT-Ti界面(4.28 J/m2)、W-OT-N界面(2.98 J/m2)。(2)C-HCP-Ti界面存在强共价键，两者结合强度最强。W-OT-Ti界面存在共价键和部分金属键，结合强度次于C-HCP-Ti界面结合强度。对于W-OT-N，其界面结合强度为弱共价键，结合强度相对较弱。(3)在整个ΔμC范围内W-OT-Ti、W-OT-N和C-HCP-Ti三种界面的界面能为负，说明这三种界面具有超高稳定性。

AuGe合金具有接触电阻低与GaAs衬底粘附性好等特点,广泛应用于金属/半导体(M/S)器件中以 形成欧姆接触。在GaAs表面蒸镀AuGe/Au材料,经不同温度快速热退火后,使用扫描电子显微镜(SEM)、 X射线光电子能谱分析仪(XPS)和X射线衍射仪对样品欧姆接触的界面特性进行了分析。随着退火温度的 升高,接触电阻呈现V型趋势, AuGe部分分解, Au、Ge向GaAs界面扩散, Ga、As向金属层扩散,金属表层出 现暗灰色孔状物,主要成分为AuGa、AuGaAs等,此外Ge、Ga的结合能增加0.3～0.6 eV, Ga3+、Ge4+高价 态的占比增加, Ge含量为10%的材料作为n-GaAs接触电极,退火温度在380～420 °C 之间可使其形成良好的欧姆接触。

在有效质量近似下运用变分法计算了InAlAs/InPBi/InAlAs量子阱中的激子结合能随阱宽、 Al组分、Bi组分的变化情况,分析了外加电场和磁场对激子结合能的影响。结果表明:激子结合 能随阱宽增大呈现先增大后减小的趋势;随Al、Bi组分的增大,激子结合能也逐渐增大;外加电场 较小时对激子结合能的影响很小,外加电场较大时破坏了激子效应;激子结合能随外加磁场增大呈 现单调增大的趋势。计算结果对InAlAs/InPBi/InAlAs量子阱在光电子器件方面的应用有一定指导意义。

用改进的Lee-Low-Pines (LLP) 变分理论讨论了纤锌矿结构的ZnO/MgxZn1-xO量子阱体系中内建电场对束缚极化子结合能和极化子能移的影响，数值研究了基态能量和结合能、不同支光学声子对能量和结合能的贡献随Mg组分x变化的规律。计算中计入了体系的介电常数、电子的带有效质量和不同支光学声子频率等参数的各向异性，并同时考虑了长波光学声子与电子和杂质中心的相互作用。结果显示，该体系中，内建电场对结合能和极化子能移的影响显著，并且不同支光学声子对能量和结合能的贡献受内建电场的影响程度有所不同。内建电场增大了声子对能量的总贡献，而降低了声子对结合能的总贡献。在内建电场作用下，能量和结合能随x增大而急剧减小，而没有内建电场时，变化相对缓慢。计算结果还说明，组分x变大时，无论是否考虑内建电场，界面和定域声子对能量和结合能的贡献变大，半空间声子贡献变小，声子对能量的总贡献变大。而声子对结合能的总贡献则要视是否考虑内建电场而不同：有内建电场时变大，无内建电场时变小。同闪锌矿结构的GaAs/AlxGa1-xAs量子阱相比，纤锌矿ZnO/MgxZn1-xO量子阱体系中光学声子对极化子能量和结合能的影响更大，极化子能移更明显。

用分子动力学方法模拟飞秒激光在氩气（Ar）环境中烧蚀金属铝（Al）靶时，需要考虑氩原子和铝原子的相互作用。组合连接短程和长程2种势能函数，得到了Ar-Al相互作用的势能函数，并利用该相互作用势给出了相应小体系和小尺度下飞秒激光烧蚀的分子动力学模拟结果。该模型在Ar、Al原子距离较近时使用Ziegler-Biersack-Littmark(ZBL)势能函数，距离较远时使用Lennard-Jones(LJ)势能函数，中间距离则使用二次多项式函数。LJ势能函数的参数通过对Ar-Al结合能的拟合获得。将此Ar-Al相互作用势能函数用于氩气环境中飞秒激光烧蚀固体铝的分子动力学模拟，得到了皮秒量级时间延迟下的烧蚀动态图像和此过程中氩气温度、密度的演化规律。