稀土掺杂纳米体系的荧光发射过程主要取决于稀土离子的性质和基质结构。对于给定体系，可控荧光性能的构筑包括改变纳米颗粒自身性质和外部条件两个方面。改变颗粒自身性质的途径主要包括调节纳米晶体的成分、结构、掺杂元素的性质、浓度及颗粒的大小、形貌、表面修饰以及通过纳米金属结构实现的金属增强等。外部环境的改变则主要包括颗粒的环境温度和泵浦方式等。本文阐述了影响荧光发射的主要因素和调控荧光性质的主要途径, 并着重对晶体结构变化和稀土共掺杂所引起的局域对称性和相互作用变化进行讨论。

采用水热法制备了Er3+掺杂的NaYF4上转换发光材料，X射线衍射结果表明，当反应温度为180 ℃和200 ℃时，晶体属于六方晶型和四角晶型混合相态; 当反应温度为220 ℃时，该晶体属于纯六方晶型结构。SEM和TEM观察发现，晶粒为六角形，样品颗粒分散性好，平均粒径约为100 nm。荧光光谱测试结果表明，当激发波长为500 nm时，样品发射出紫外光。从Er3+能级图谱可以得出，Er3+基态电子4I15/2首先跃迁到2H11/2与4S3/2能级上，随即经过能量转移上转换过程(ETU)分别发射出310 nm和340 nm的紫外光。结合Er3+发光机理可以推出上转换峰310 nm和340 nm均属于双光子过程。 研究结果表明，以NaYF4为基质掺杂Er3+产生的紫外上转换光在生物成像、光催化发应及生物标记等方面有着广阔的应用前景。

采用阴极还原方法，以Zn(NO3)2水溶液为电解液制备ZnO纳米柱。分析了不同沉积电位和不同沉积时间的缓冲层对ZnO纳米柱的密度、形貌及取向的影响。通过分析缓冲层在不同沉积时间下的电流密度变化，研究了缓冲层对ZnO纳米柱密度影响的机理。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析了样品的表面形貌及结构。研究结果表明，缓冲层能够增加ZnO纳米柱的密度及c轴的取向性，当缓冲层的沉积时间为60 s时，可以得到密度最大、取向最好的ZnO纳米柱。

以离子液体作为溶剂合成了立方相、混相和六角相的水溶性NaYF4∶20%Yb3+，2%Er3+上转换发光纳米粒子，用扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)、发光光谱测量等手段对水溶性纳米粒子进行了形貌、晶相和发光性质表征。结果表明，高的氟离子浓度对六角相NaYF4的形成有促进作用，其中六角相的产物表现出良好的发光性质和水溶性。

通过大分子反应将苯甲酸(BA)键合在聚苯乙烯(PS)侧链, 制得芳羧酸功能化的聚苯乙烯PSBA。以PSBA为大分子配基, 以邻菲啰啉(Phen)为小分子配体, 与Tb(Ⅲ)离子配位, 分别制备了二元配合物PS-(BA)3-Tb(Ⅲ)与三元配合物PS-(BA)1-Tb(Ⅲ)-(Phen)2及PS-(BA)1-Tb(Ⅲ)-(Phen)3,采用红外光谱(FTIR)和紫外吸收光谱(UV) 对配合物进行了表征, 深入研究了配合物(溶液与薄膜)的荧光发射性能。 研究结果表明, 大分子配基PSBA与Tb(Ⅲ)离子所形成的二元或三元高分子-稀土配合物均能发射出很强的Tb(Ⅲ)离子特征荧光, 即键合在PSBA侧链的配基BA能有效地敏化Tb(Ⅲ)离子的荧光发射。与二元配合物相比较, 以小分子Phen为第二配体所形成的两种三元配合物具有强度更高的荧光发射。

采用两种简单的多孔硅后处理方法，即阴极还原和酸处理来提高多孔硅的发光特性。结果表明，对多孔硅进行阴极还原处理，能明显改善多孔硅的稳定性; 对多孔硅进行酸处理，能有效提高多孔硅的发光强度。结合阴极还原和酸处理两实验技术的特点，对所制备的多孔硅先进行阴极还原处理，再进行酸处理，结果表明该方法能较好地提高多孔硅的发光效率和发光稳定性。

采用溶胶-凝胶法合成了Y2SiO5∶Eu和Y2SiO5∶Tb纳米粉体，使用X射线衍射仪、扫描电镜等对粉体的结构、形貌和发光性能进行了分析，研究了Eu3+和Tb3+不同浓度掺杂硅酸钇纳米粉体的发光性能。在紫外光激发下，所获得的Y2SiO5∶Eu纳米粉体的主发射峰均位于612 nm，对应于Eu3+的5D0→7F2跃迁; Y2SiO5∶Tb纳米粉体的主发射峰均位于540 nm，对应于Tb3+的5D4→7F5跃迁。

以纯石墨作电极、乙二胺四乙酸二钠溶液作电解液制备了具有荧光性质的碳纳米颗粒。利用紫外-可见分光光度计和荧光分光光度计分析了碳纳米颗粒的光吸收和荧光发射特征，利用透射电镜和电子能谱分析了碳纳米颗粒的尺寸、晶体状态和成分。结果表明，碳纳米颗粒仅有几纳米，呈分散状态; 在325 nm附近具有强的光吸收并表现出强的蓝光发射特征。研究了电解质溶液的种类、浓度等对碳纳米颗粒荧光发射的影响，讨论了碳纳米颗粒的荧光发射机理。

采用高温固相法成功合成了一种可用于白光LED的Ca2Li2BiV3O12∶Eu3+新型红色荧光粉，使用X射线衍射仪和荧光分光光度计对合成样品进行了表征，研究了合成温度和Eu3+含量对合成样品相组成和发光性能的影响。结果表明，采用高温固相法在650~700 ℃能合成纯度较高、结晶度好的Ca2Li2BiV3O12∶Eu3+荧光粉，合成样品激发带覆盖200~400 nm，发射光谱的线状发射峰可归属于Eu3+的5D0→7FJ(J= 1, 2, 3,4)特征锐线发射，Eu3+摩尔分数为14%时荧光粉的发光强度最大。

设计并合成了含羟基配体8-苯并噻唑基2-萘酚(HNBT)，并以其为辅助配体、2-苯基吡啶(ppy)为第一配体合成了红色磷光铱配合物Ir(ppy)2(NBT)。采用真空蒸镀的方法，以Ir(ppy)2(NBT)为发光中心制备了红色有机电致磷光器件，详细研究了配合物Ir(ppy)2(NBT)的热稳定性、光物理与电致发光性能。值得注意的是，配合物Ir(ppy)2(NBT)的发射谱图近似于高斯形状，只有一个位于614 nm的发射主峰，没有肩峰出现，且半峰宽仅为65 nm; 此外，基于配合物Ir(ppy)2(NBT)的最佳器件的最大亮度和效率分别是6 400 cd/m2和4.53 cd/A。

采用水相法合成核壳结构ZnSe/ZnS 纳米晶，经X射线衍射(XRD)分析和透射电子显微镜(TEM)表征，证实所制备的样品为立方晶型闪锌矿结构ZnSe/ZnS量子点。按照一定的质量比将ZnSe/ZnS 纳米晶和有机聚合物MEH-PPV(poly ［2-methoxy -5-(2′-ethyl hexyloxy-p-phenylenevinylene)］) 共掺并将其作为发光层，分别制备单层和多层有机电致发光器件，结构为ITO/MEH-PPV∶ZnSe(ZnS)(50 nm)/Al和 ITO/PEDOT∶PSS(70 nm)/ MEH-PPV∶ZnSe(ZnS)(50 nm)/BCP(15 nm)/Alq3(12 nm) /LiF(0.5 nm)/Al。实验结果表明，多层发光器件的发光特性与单层器件不同，工作电压的增大使其发光峰发生了明显的蓝移。

制备了一种荧光粉转换型白光有机发光二级管(pc-WOLEDs)，器件由发蓝光的荧光装置和发红光的无机荧光粉Sr2Si5N8∶Eu2+颜色转化层(CCL)复合组成，前者通过真空镀膜得到，后者采用旋涂法制备。CCL发射的红光和未被吸收的蓝光复合产生白光，最大发光效率为22.1 cd/A，最大能量效率为11.26 lm/W，外量子效率为10.2%。该pc-WOLEDs的色坐标为(0.32, 0.34)，非常接近标准白光(0.33, 0.33)。稳定性实验结果显示，该器件在不同电流密度下表现出了良好的稳定性。

以直径1 μm的脂质体为空化研究对象，从修正的Rayleigh空化方程入手，研究机械系数(MI)对300 kHz和1 MHz超声作用时空化效应的影响。脂质体的药物释放以超声作用前后脂质体中钙黄绿素的荧光强度为量度。模拟结果表明:在微泡振荡过程中，由超声波驱动产生的负向最大泡壁运动速度促使微泡半径从最大快速减小接近于零，微泡积聚到最大能量。对于300 kHz和1 MHz的激励超声，存在一个拐点(MI)值，当MI小于接近0.4时，1 MHz微泡半径变化幅度强于300 kHz; 当MI＞0.4时，300 kHz微泡半径变化幅度强于1 MHz。这一结果预示在此范围内，300 kHz的药物释放效果好于1 MHz。本研究为超声空化效应研究及超声药物释放应用提供了理论依据。

对百瓦级半导体激光器风冷散热系统进行分析，利用ANSYS 有限元分析软件对高功率半导体激光模块器件的温度场分布进行了模拟和优化设计。为百瓦级大功率半导体激光模块风冷系统工艺方案的选择提供了依据，并据此进行了实验验证。

着重对比了在以DCM掺杂Alq3为发光层的红光器件的发光区插入超薄LiF层后器件性能的改善。插入超薄LiF层后，器件的最大工作电流密度为487 mA/cm2，相应的最大电致发光亮度为76 740 cd/m2，最大外量子效率为5.9%。器件内量子效率为40%，超过了基于有机荧光小分子发光材料的有机电致发光器件的内量子效率的理论极限值25%。对器件内单线态及三线态激子的形成过程进行了分析，并推测: 超薄LiF层的插入提高了器件内单线态电荷转移态/三线态电荷转移态的形成比例，进而提高了器件内单线态激子在激子总数中的比例，最终提高了器件的内量子效率。同时，超薄LiF层的插入改变了发光层内局域的内部电场，使器件的外量子效率不仅没有随电流密度的增加而降低，反而非线性增加。

采用激光烧蚀的方法结合激光全息技术，直接在高分子聚合物MEH-PPV薄膜表面烧蚀光栅结构，制备了分布反馈式有机激光器。这一方法具有工艺简单、光栅参数的可控性和重复性好等优点。器件MEH-PPV的膜厚是400 nm。利用波长为355 nm的Nd-YAG纳秒激光器进行单脉冲烧蚀，获得的光栅周期和光栅高度分别为370 nm和 100 nm。利用飞秒激光放大器作为泵浦源激射DFB激光器件，得到激射阈值约为182 μJ·cm-2·pulse-1，光谱的波峰约在609 nm处，半高宽为4.2 nm。通过改变两光束的夹角获得了周期为360, 370, 380, 390 nm的光栅，它们对应的激光波峰分别为602.91, 609.24, 613.26, 619.01 nm。

综合氧化锌纳米线(ZnO NWs)的光学活性与聚苯胺(PANI)的空穴传输特性，设计并制备了一种聚合物/ZnO纳米线电致发光材料，并对其发光特性进行了研究。通过高分子络合软模板法，将有序的单晶ZnO NWs均匀生长在覆有铟锡氧化物(ITO)涂层的柔性聚乙烯对苯二甲酸乙二醇酯(PET)衬底上并嵌入PANI薄膜，获得了电致发光薄膜材料和有机/无机异质结实验器件ITO/(ZnO NWs-PANI)。有机/无机异质结器件电致发光可调，在相对低的开启电压下呈现室温蓝紫外发光，并且ZnO NWs表面覆盖PANI增加了蓝紫外发光的强度和稳定性; 而无PANI的ZnO NWs阵列具有450 nm处的缺陷发射峰，这可能是电子从扩展态锌间隙Zni到价带的跃迁引起的。这些结果表明，基于PANI/ZnO纳米线的复合材料在柔性光电器件方面的应用极具潜力。

利用全溶液方法制备了聚合物电致发光器件并研究了器件的性能。器件的所有膜层，包括发光层和上电极层均采用溶液湿法获得，完全摒弃了真空蒸镀工艺。利用二次溶剂掺杂获得的PEDOT∶PSS聚合物薄膜的电导率达到608.7 S/cm。在240 nm的厚度时，聚合物电极膜层的面电阻约为68 Ω/□; 当膜层厚度为1 μm时，薄膜的面电阻可低于16 Ω/□。采用溶液滴涂方法制备的高电导PEDOT∶PSS聚合物薄膜作为上电极替代通常所用的铝电极，所制备的聚合物发光器件的开启电压约为4 V。

采用磁控溅射制备GZO和具有ITO界面调控层的GZO(ITO/GZO)透明导电薄膜作为大功率LED的电流扩散层，对比研究界面调控层对LED器件性能的影响。研究结果表明，ITO/GZO薄膜的透过率在可见光区达80%以上，退火后的ITO/GZO薄膜有较低的电阻率(1.15×10-3 Ω·cm)。ITO调控层的介入能够调制GZO表面粗糙度，有利于改善LED外量子效率，降低GZO/p-GaN界面的接触势垒，提高LED器件的光电性能。通过ITO界面调控后，LED器件20 mA驱动电流下的工作电压从9.5 V降低为6.8 V，发光强度从245 mcd升到297 mcd，提高了20%; 驱动电流为35 mA时，其发光强度从340.5 mcd 升到511 mcd，提高了50%。

高效的给-受体(DA)能量传输材料体系被公认为有机激光器中的重要组成部分。基于Frster传输和受激发射的理论，我们提出了一种在DA系统下发射光谱的数值模型。该模型较好地描述了在DA材料系统中发射光谱随着受主浓度变化的最主要特征，即光致发光谱峰值波长随着受体浓度的增加而非线性增大，并在浓度较高时趋于受体的单体发射波长。

制备了基于聚(3-己基噻吩)(P3HT)与可溶性富勒烯衍生物(PCBM)共混体系的太阳能电池。通过改变活性层退火处理时惰性气氛环境的压强，在一定程度上实现对共混物相分离以及聚合物结晶度的控制，研究了LiF作为阴极缓冲层对不同压强下退火处理的器件性能的影响。实验发现，LiF层的关键作用在于稳定开路电压以及提升短路电流，从而带动转化效率整体提升。结果表明，LiF层可以改善器件活性层与金属电极接触的界面形态，而器件的最终性能则由活性层的微观形貌与电极界面形态共同决定。

通过直流磁控反应溅射装置，在蓝宝石(0001)衬底和氮化的蓝宝石(0001)衬底上成功制备了氮化铝(AIN)薄膜。利用X射线衍射仪、原子力学显微镜和双光束扫描分光计，研究了蓝宝石氮化对AIN薄膜结构、应力、晶粒尺寸、形貌和光学性质的影响。X射线衍射研究表明: 制备的AIN薄膜具有较强的(0002)择优取向，蓝宝石衬底的氮化不仅能够改善AIN结晶质量，而且还可以减少薄膜的残余应力。但是，原子力学显微镜结果表明: 在蓝宝石衬底上制备的AIN薄膜的晶粒大小分布比在氮化的蓝宝石衬底上制备的AIN薄膜的晶粒大小分布更加均匀。我们认为，蓝宝石衬底在氮化的过程中形成的AIN具有过多的位错和缺陷，正是这些位错和缺陷造成了在氮化的蓝宝石衬底上制备的AIN薄膜的晶粒大小分布的不均匀性。吸收光谱显示: 蓝宝石衬底的氮化并没有对AIN薄膜的光学性质产生明显的改善。