通过金属有机物化学气相沉积法制备了不同Mg组分的MgxZn1-xO∶Ga(x=0, 0.03, 0.14)薄膜。透射谱中MgxZn1-xO∶Ga薄膜的光学带隙随x增大而出现的蓝移证实了Mg在ZnO晶格中的替位掺入。 薄膜上金叉指电极间的变温I-V曲线显示, 在同等温度下, Ga掺杂MgxZn1-xO薄膜的电阻率随着x值的增大而逐渐升高。这是由于Mg组分增大使材料的导带底显著上升, Ga的施主能级深度增大, 导致n型载流子浓度降低。根据I-V曲线计算了270 K温度下MgxZn1-xO∶Ga薄膜的浅能级施主深度。 与x=0, 0.03, 0.14对应的施主能级深度分别为45.3, 58.5, 65 meV, 说明随着薄膜Mg含量的升高, Ga的施主能级深度有增加的趋势。

采用微波-超声协同法, 在不同反应时间下制得了相对结晶度好、颗粒尺寸均一、形貌规则的稀土有机配合物Sm(TTA)3Phen。采用红外光谱仪、X射线衍射仪、场发射扫描电镜、荧光光谱仪对配合物进行了性能表征, 并讨论了反应时间对其相对结晶度、粉体颗粒形貌尺寸、荧光性能的影响及其相互关系。结果表明: 采用微波超声法反应能得到结晶度较好的Sm(TTA)3Phen配合物。最佳反应时间为4 h, 此时可得到形貌规则、尺寸均一(约为5 μm)的三斜相厚片状的配合物粉体, 具有较高的相对结晶度(约为72%)且荧光强度较高。在放置90 d后, 样品溶液的荧光强度有所下降, 且相对结晶度较高的样品荧光衰减较小。

采用高温固相法制备了KLa(MoO4)2∶Sm3+红色荧光粉, 利用X射线衍射对晶体结构进行表征, 发现不同浓度Sm3+掺杂的样品均为单斜相结构。测量了样品的激发和发射光谱, 观察到样品在紫外区及可见蓝绿区均有强的激发带, 在404 nm激发下存在4个发射峰。测量了不同温度下样品的发射光谱和荧光衰减曲线, 对样品的荧光温度猝灭进行了分析, 确定了样品发光的温度猝灭是由横向穿越所导致的, 采用Arrhennius模型对实验数据进行拟合, 确定激活能约为0.48 eV, 表明荧光粉具有良好的热稳定性。

采用热分解法制备了BaZnF4∶Yb,Er纳米颗粒。通过荧光分光光度计、X射线粉末衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对样品进行了表征。合成样品的形貌为球形, 晶相为四方相, 平均粒径为8 nm。当敏化剂Yb3+和激活剂Er3+的掺杂摩尔分数分别为20%和4%时, 样品的发光性能较好。绿光和红光发射对应的辐射跃迁分别为Er3+离子的2H11/2→4I15/2(绿光) 和4S3/2→4I15/2(绿光), 以及Er3+离子的4F9/2→4I15/2(红光)。

采用水热腐蚀法制备了铁钝化多孔硅样品, 样品光致发光谱的荧光峰位于2.0 eV附近, 半峰宽约为0.40 eV。激发波长从240 nm增大到440 nm的过程中, 荧光峰先红移再蓝移, 最后基本稳定, 变化曲线呈勺型。通过分析15片发光多孔硅样品的统计结果, 发现荧光峰逆转所对应的激发波长位于330 nm附近, 相应的激发光子能量约为3.8 eV。样品光致发光谱随激发波长的勺型变化过程与≡Si—O↑和≡Si—O↑…H—O—Si≡两类非桥氧空穴发光中心共同作用时的发光行为一致。

采用固相法合成了KSr4(BO3)3∶xEu2+ (KSB∶xEu2+)荧光粉, 通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及光致发光光谱分别研究了样品的晶相、形貌及发光性质。XRD研究结果表明制备的样品为正交晶系的KSr4(BO3)3单相。当Eu2+的掺杂摩尔分数x为1.5%时, 在激发光谱250~550 nm范围内观察到了两个宽带激发, 可归属为Eu2+的4f7-4f65d1跃迁;在400 nm激发下, 发射谱呈现出一个不对称的黄色发射带, 峰值位于560 nm处, 可归属于Eu2+的4f65d1-4f7跃迁。因在KSr4(BO3)3化合物中存在3个Sr格位, 根据其光谱特征可推测发射谱中非对称的发射带来源于多个Eu2+发光中心。

分别以EDTA-2Na和柠檬酸钠为辅助剂, 采用温和的水热法合成了六方相NaYF4∶Eu3+荧光材料。利用XRD、SEM、荧光分光光度计和FT-IR对样品的结构、形貌和荧光进行了表征。在反应温度为140 ℃、反应时间为24 h的水热条件下, 得到的样品均为纯六方相的NaYF4。以EDTA-2Na为络合剂合成的NaYF4∶Eu3+为20 μm的微米级球形体, 而以柠檬酸三钠为辅助剂合成的NaYF4∶Eu3+为长度约为1.8 μm的六棱柱微晶棒。样品的尺寸分布均匀、分散性好。辅助剂在微晶体的形貌控制过程中起了很大作用。在395 nm 光的激发下, NaYF4∶Eu3+发射出蓝白色光, 微米级球形体的荧光强度明显强于微晶棒。

实验研究了从体材料到纳米晶(NCs)系统中涉及大能隙(5 800 cm-1)的多声子弛豫(MR)。在MR非线性理论框架下, 用单频近似声子谱分析了β-NaGdF4∶Tb3+NCs中Tb3+: 5D3→5D4的MR速率与温度的关系。在12~312 K范围内, 实验数据与理论曲线符合得很好。结果表明, MR的产生主要是能量较大的光学声子起作用。在Rayleigh极限下, 假设Tb3+发射体位于一个纳米球的中心, 使用Green张量方法计算了自发衰减速率Гrad。在纳米球内没有发现局域态密度(LDOS)的明显改变。然而, 当R<35 nm时, 在Chew理论的基础上获得在球外LDOS的一个新的高斯分布。

制备了3种不同形貌的TiO2结构: 纳米杯、(001)纳米片、(100)纳米片, 并进一步与Pt纳米粒子复合以去除污水中的有机染料。透射电镜结果证实了3种TiO2纳米结构的形成, 观察到了附着其上的Pt纳米粒子。使用XRD确定了3种TiO2纳米结构均为锐钛矿相。以罗丹明B作为有机染料, 检测了不同形貌TiO2及其Pt复合物的光催化性能。结果表明: 纳米杯状的Pt/TiO2在罗丹明B溶液中表现出最高降解率, 在1.5 h内降解率可达99.1%。同时讨论了TiO2及其复合物的光降解机理。

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法, 计算了Li掺杂ZnO系统的电子结构和光学性质。结果表明, 随着掺杂浓度的增大, 带隙线性增大, 吸收边蓝移。由于杂质吸收, 掺杂系统在可见光区附近产生了新的吸收峰, 适度掺杂可以提高可见光的吸收率, 改善系统的光催化特性。

在光电探测器PTCDA/P-Si芯片的有机层表面, 成功制作出了比接触电阻为4.5×10-5 Ω·cm2的低阻欧姆接触层。利用X射线光电子能谱(XPS)对Al/Ni/ITO的欧姆接触层界面的电子状态进行了测试和分析。结果表明, ITO中的In3d及Sn3d各出现两个分裂能级的谱峰, 它们是In和Sn原子处于氧化环境的结合能。Ni2p有两个谱峰Ni2p(1)及Ni2p(2), 低结合能位置Ni2p(1)对应于Ni原子被X射线激发产生的谱峰, 说明Ni-ITO之间没有发生化学反应, Ni层阻止了Al层被氧化成Al2O3;高结合能Ni2p(2)谱峰说明已形成了Al3Ni冶金相, 有利于低阻欧姆接触层的形成。

制备了结构为 G/DBR /ITO /MoO3(1 nm)/TcTa(55 nm )/CBP∶Ir(piq)2acac(44 nm,6%)/TPBI(55 nm)/LiF(1 nm)/Al(80 nm)的红色磷光微腔有机电致发光器件(MOLED), 同时制作了无腔对比器件OLED, 研究微腔结构对磷光器件发光性能的影响。研究发现, OLED的电致发光(EL)峰值为626 nm,半高全宽(FWHM)为92 nm;MOLED的发光峰值为628 nm, FWHM为42 nm, 窄化了1/2。 MOLED的最大亮度、最大电流效率、最大外量子效率(EQE)分别为121 000 cd/m2、27.8 cd/A和28.4%, OLED的最大亮度、最大电流效率、最大EQE分别为54 500 cd/m2 、13.1 cd/A和16.6%。结果表明, 微腔器件的发光性能与无腔器件相比得到了较大幅度的提升。

首次利用Sb2O3/Ag/Sb2O3 (SAS) 叠层透明导电薄膜作为透明电极, 并采用衍射自组装沟道的方法研制了一种透明薄膜晶体管。通过一次掩模工艺, 在电子束热蒸发过程中的SAS源漏电极之间制作沟道层。SAS透明导电薄膜具有优异的光电性能。研制的透明薄膜晶体管具有良好的器件性能, 其迁移率高达11.36 cm2/(V·s)。整个器件在可见光范围内的平均透过率为80%。结果表明, 这种透明薄膜晶体管有希望应用于低成本透明光电子产品中。

对采用5层叠焊的微通道无氧铜热沉冷却的巴条激光器进行了流体动力学(CFD)分析。建立了条宽10 mm、腔长1.5 mm巴条芯片的流固耦合共轭传热模型, 得到了不同流量水冷下激光器的热阻和压力损失曲线。分析了300 mL/min水流时, 激光器的温度分布和冷却水的流动性能。实验条件下, 测试了该微通道热沉封装的808 nm巴条激光器的热阻和压力损失。数值计算和实验测试所得的结果一致, 在300 mL/min水流下, 巴条热阻为0.38 ℃/W, 在温度不高于70 ℃时可满足连续模式下90 W的散热要求。

合成了5-(4-氨基苯基)-10,15,20-三苯基卟啉(ATPP), 并成功将其以共价嫁接的形式固载于介孔二氧化硅薄膜。基于卟啉化合物对酸碱的特异性响应, 实现了对RS触发器逻辑功能的模拟。卟啉化合物被共价固载于介孔薄膜材料使得该分子逻辑器件具有相对较大的表面积、周期性排布的均一孔道结构以及高的光透过性等介孔薄膜材料的优异性质。这种混合多孔结构不但有利于嫁接于介孔材料中的卟啉与酸碱的更有效相互作用, 而且还使酸碱输入能够被更加彻底地清除。

利用迈克尔加成反应合成了2,7-二溴-9,9-二-(3-丙基酰胺-2-甲基丙磺酸)芴(FSO3H), 并通过Suzuki偶合反应制备了9,9-二-(3-丙基酰胺-2-甲基丙磺酸)芴-9,9-二己基芴共聚物(PF6SO3H)和9,9-二-(3-丙基酰胺-2-甲基丙磺酸)芴-4,4′-联苯共聚物(PFDBSO3H)。通过核磁共振氢谱(1H NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)、紫外-可见吸收光谱对聚合物的结构进行了表征, 利用荧光发射光谱对聚合物在各种条件下的荧光发光性能进行了研究。结果表明, 上述两种磺酸型聚芴已被成功合成, 这些聚合物具有较高的分子量并能够很好地溶于甲醇和水/醇混合溶剂中。荧光发光光谱研究表明: 溶剂的极性、溶液的浓度和pH值、溶液中的金属离子都对磺酸型聚芴的发光性能有很大的影响。荧光发射光谱随着溶剂极性的增加逐渐红移。荧光强度随着溶液浓度的增加先增加后降低。当溶液pH从1增加到7.5时, 荧光强度逐渐增加;当pH从7.5增加到12.5时, 荧光强度降低直至猝灭。离子猝灭剂Mv+、Ag+、K+、Na+和Li+等对两种聚合物具有明显的猝灭效应, 且对PF6SO3H的猝灭效应比对PFDBSO3H更强, 这与磺酸型聚芴分子的刚性及离子的相互作用有关。

通过传输矩阵法, 对负介电常数材料和负磁导率材料组成一维光子晶体的多量子阱结构的共振隧穿特性进行了研究。结果表明, 该结构中存在不受入射角和偏振模式影响的全方向共振隧穿模, 其数量可以通过调节结构周期数来实现。共振峰的品质因子可以由外部障碍光子晶体的厚度比例调整。在研究单负材料损耗时, 发现电损耗对低频处共振模影响大, 而磁损耗对高频和低频处都有较大影响。

针对单个光导天线功率容量有限的问题, 采用光导天线功率合成技术研究高功率、超宽带的太赫兹辐射方法。通过构建三路光导天线功率合成系统, 以500 μm孔径的偶极子光导天线为对象, 进行了功率合成技术研究。结果表明: 当三路500 μm孔径的偶极子光导天线产生太赫兹的光程差一致时, 合成后的时域光谱峰值最大, 时域相干度达90.6%, 提高了太赫兹输出的功率。

现有图像清晰度评价函数在对ICF微靶装配体图像的评价过程中, 由于不同零件图像对比度的变化, 评价函数极易失去其理想曲线特性, 导致聚焦精度降低甚至调焦过程失败。针对这一问题, 在分析离焦图像模糊原因的基础上, 得出离焦图像究其本质为图像结构变化失真。利用Zernike矩具有描述图像结构特征这一特性, 提出一种新的针对微靶装配体图像的清晰度评价函数。评价函数由图像不同阶Zernike矩的线性组合构成, 通过调节权重系数来实现微靶装配体不同零件图像的清晰度评价。实验结果表明: 相较于现有的评价函数, 新的评价函数在对微靶装配体图像评价过程中保持了函数的理想曲线特性, 尤其是针对低对比度图像, 其在灵敏度和抗噪性方面具有明显优势。

利用不同电压下的电致发光和红外热成像技术检测太阳能电池的缺陷。正向电致发光为电子空穴的辐射复合, 与太阳能电池的串联电阻和少数载流子扩散长度有关, 可以检测太阳能电池的断栅、隐裂等缺陷;反向电致发光为高电场强度下载流子的带内发光, 可以探测弱的线性漏电和击穿, 并且弱的线性漏电只在高的反向偏压下发光。利用不同电压下的红外热成像可以检测出线性和非线性漏电, 强线性漏电在正反偏压电压下均有明显发热的现象, 而非线性漏电在何种偏压状态下占优势取决于漏电类型。红外热成像无法探测出第二类击穿和第三类击穿。