钙钛矿材料因其具有独特的晶体结构、可调谐的直接带隙和宽带可饱和吸收等优点而成为近年来光电领域的一大热点。本文采用限域生长法制备了钙钛矿(CH3NH3PbI3)/阳极氧化铝(AAO)可饱和吸收体, AAO薄膜的存在不仅提高了CH3NH3PbI3在空气中的稳定性, 同时改善了可饱和吸收体(SA)的光学特性。CH3NH3PbI3/AAO-SA的调制深度约为7.2%, 饱和光强约为9.65MW/cm2。将CH3NH3PbI3/AAO-SA插入Nd:YVO4全固态被动调Q激光器谐振腔内, 获得了稳定的1 064.07 nm波长的调Q脉冲。当抽运功率为7 W时, 激光器输出脉冲的最小持续时间为约360 ns, 平均输出功率为483 mW。此时脉冲的重复频率为446 kHz, 射频信号的信噪比为44 dB。

为了进一步提升传统金属纳米结构表面增强拉曼散射（SERS）衬底的检测灵敏度和均匀性，提出了银修饰开放纳米腔多孔阳极氧化铝模板（AAO）复合结构的SERS新衬底，利用AgNPs（Ag nanoparticles）表面的局域表面等离子共振效应、银纳米粒子之间的热点效应，以及AAO结构的开放纳米腔的腔增强效应，实现了高灵敏度分子检测。采用液-液界面自组装方法将AgNPs修饰到AAO腔体中；利用FDTD（finite difference time domain）仿真软件对结构的电磁场分布特性进行了研究；开展了系统的拉曼测试实验，实验结果表明：相较于传统SiO₂-AgNPs衬底，AAO-AgNPs的拉曼光谱强度提高了4.7倍；以R6G（rhodamine 6G）为探针分子，AAO-AgNPs衬底的最大分析增强因子约为2.38×10¹⁰，检测极限可达10^-16 mol/L；此外，实验验证了该复合结构的多分子检测功能。

LED具有高效、节能和环保等优势, 广泛应用于照明领域, 提高LED的发光效率一直是该领域的研究难点与热点。为了降低GaN材料与空气界面的全反射现象, 提高光提取效率, 本研究探讨了类阳极氧化铝AAO(Anodic aluminum oxide)纳米结构LED器件的制备和性能。通过电感耦合等离子体(Inductively coupled plasma, ICP)刻蚀工艺的调控, 在p-GaN层表面制备了大面积有序孔洞纳米结构阵列, 可获得孔径250~500 nm, 孔深50~150 nm的准光子晶体结构, 从而大幅提高了LED的发光强度, 其中孔径400 nm、深度150 nm的纳米阵列LED相比于没有纳米阵列的LED发光强度提高达3.5倍。

硅纳米线是新型一维半导体纳米材料的典型代表。利用阳极氧化铝薄膜为模版复制出具有有序纳米结构的金膜, 在金的催化辅助下对单晶硅进行湿法刻蚀, 得到尺寸、形状、分布可控的硅纳米线阵列, 并对其光学特性进行了研究。研究结果表明, 金代替银作为催化剂, 可以有效地抑制二次刻蚀, 金的化学性质相对于银更加稳定, 克服了银膜在较高的温度或较长刻蚀时间下产生的结构性破坏, 得到形貌规整、尺寸可控的硅纳米线阵列。对该阵列在400 nm～1 200 nm波段的反射率、透过率进行了测试, 并对比分析了金模板催化与传统方法机理的异同。测试结果表明, 相较于传统金属辅助化学刻蚀法, 文中提出的金模板催化法制备的硅纳米线阵列尺寸及分布更加均匀可控, 在宽光谱范围内的抗反射性得到了显著提高。

利用直接沉积法在多孔阳极氧化铝(AAO)材料表面沉积CuCl2·2H2O水溶液制备纳米花状薄膜, 并利用场发射扫描电镜对其形貌进行表征, 结合X射线光电子能谱等技术鉴定其成分, 结果表明纳米花状薄膜为CuCl2。在室温条件下, 测量了样品的光致发光光谱特性, 观察到表面有纳米花状CuCl2薄膜的AAO, 其激发中心在290 nm, 发射中心在415 nm, 与基底AAO位置完全相同, 但发光强度从127 cd提高到183 cd; 对比宏观CuCl2粉末、AAO薄膜的激发和发射光谱, 分析认为生长有纳米花状CuCl2的AAO薄膜发光强度提高的原因是该层表面的纳米结构形貌。

以不同形貌和深宽比的阳极氧化铝(AAO)模板为模芯, 采用注射成型方法制备了纳米结构, 分析了纳注射成型的模具温度、制件的疏水特性和模芯的使用寿命。首先, 通过对比3种AAO模板的结构特征和深宽比, 研究了不同模具温度下纳米结构的复制质量。然后, 针对纳米阵列结构的疏水特性, 分析几何结构特征与模具温度对制件静态接触角的影响, 探索PC制件不同成型区域内的疏水性能。最后, 对AAO模板的宏/微观质量和使用寿命进行了分析。研究结果表明: 模具温度对纳米结构复制质量影响显著, 且主要体现在纳米结构的成型高度上;纳注射成型制件不同区域内的疏水特性略有差异, 最大静态接触角可达108.2°, 比平板制件提高了31.5%;500余次的注射成型后, 低深宽比的AAO模板整体质量良好, 而高深宽比的模板缺陷明显, 使用寿命有限。

通过利用阳极氧化铝的方法制备高度有序的光子晶体结构作为纳米压印模板, 将大面积光子晶体图案转移到了样品表面, 解决了国际上小尺寸光子晶体制备困难的问题。采用纳米压印的方法在AlGaN基样品表面上制备了290 nm的周期光子晶体结构, 并将表面具有光子晶体结构的AlGaN基样品正面出光强度提高121%。偏振特性的实验结果表明六角排列的孔状光子晶体将原来朝向样品侧面传播的TE偏振光偏折转向正面, 从而增加光抽取效率, 改变出光偏振度。指出远场角分辨图案的变化归因于光子晶体对出光的衍射和Bragg散射效果。实验中采用的创新性工艺可以用来制备具有高出光效率的深紫外发光二极管。

在15% H2SO4阳极氧化液中添加硝酸镨制备阳极氧化铝(AAO)膜以提高AAO膜的性能, 采用化学腐蚀和微波处理相结合的方法, 去除AAO膜的阻挡层, 制备通孔的AAO膜。 分别研究镨的添加量、 氧化电压对AAO膜的厚度和硬度的影响及腐蚀时间、 微波处理时间分别对AAO膜的阻挡层的影响, 分别用能谱和扫描电镜等对AAO膜进行了表征。 在15% H2SO4阳极氧化液中添加硝酸镨, 制备出的AAO膜具有更大的厚度和硬度, 当氧化电压为23 V时, 在15% H2SO4+0.14 Pr g·L-1混合液中制备的AAO膜的厚度和硬度分别为162 μm和275.1 HV, 与在阳极氧化液为15% H2SO4溶液中制备的AAO膜的厚度和硬度(150 μm和224.8 HV)相比, 分别提高8.0%和22.4%。 当氧化电压在19～23 V范围时, AAO膜的厚度随着氧化电压的增大而增加; AAO膜的硬度随着氧化电压的增大而减小。 将AAO膜在35 ℃和5% H3PO4溶液中腐蚀13 min, 再用超声波处理10 min, 可得到通孔的AAO膜。 腐蚀后AAO膜表面絮状物为Al2O3。

微通道板（Microchannel Plates，MCP）是一种先进的电子倍增器件，在微光夜视等多个领域有着广泛的应用。传统铅硅酸盐玻璃微通道板（Lead Silicate Glass Microchannel Plates，LSG-MCP）越来越不能满足小孔径、高分辨率、环境友好等方面的要求，寻求替代产品成为研究热点。详细介绍了一种新型微通道板——阳极氧化铝微通道板（Anodic Aluminum Oxide Microchannel Plates，AAO-MCP）的研究进展，包括多孔AAO 的特点、微通道的形成、功能层的制备、计算机模拟等。AAO-MCP 具有孔径小、面积大、耐强磁场、工作温度范围宽等特点，应用前景广阔。最后分析了AAO-MCP 存在的问题以及未来发展方向。