在980 nm激光激发下，Er3+/Yb3+共掺的发光材料既可以在可见光范围产生上转换发光，也可以在近红外波段产生下转换发光，二者存在竞争关系。本文利用熔融淬火法制备了一系列掺杂不同Er3+/Yb3+浓度的氟氧化物玻璃陶瓷，测量了样品在980 nm激光激发下的上转换及下转换发射光谱。研究发现，改变Er3+的掺杂浓度可以调控上下转换的发光强度。在此基础上，提出了上下转换发光的能量传递模型。本文的研究结果有利于该类材料在不同领域中的应用。

采用原位聚合法制备了以ZnO量子点为核、石墨烯量子点(GQDs)为壳的ZnO@GQDs核壳结构量子点。通过TEM和HR-TEM对量子点进行形貌和结构的分析表征。结果表明，合成的ZnO@GQDs核壳结构量子点为球形，粒径为~ 7 nm，且尺寸均匀。PL光谱研究表明，新型量子点的发射峰位于369 nm，发光峰窄、强度高；相对于ZnO的本征发射峰，GQDs的引入使得ZnO@GQDs核壳量子点的荧光发射峰出现蓝移、强度变高，从而使复合量子点的荧光具有较纯的色度和较高的强度，说明GQDs的引入具有协同优化效应。该量子点有望应用于LED显示器件。

通过电化学方法在FTO导电玻璃上沉积了不同还原程度(C/O)的还原氧化石墨烯薄膜(rGO)，其中rGO薄膜由未经处理的GO电解液制备，A-rGO由碱处理后的电解液制备，B-rGO由NaBH4处理后的电解液制备。利用XRD、XPS、SEM、UV-Vis对薄膜的化学结构和微观形貌进行了表征，并研究了薄膜在可见光照射下的光电性能。结果表明：在1.8 V下沉积的不同C/O比的rGO薄膜中，B-rGO薄膜的C/O比最高(8.1)，带隙最小(0.54 eV)，导带最靠近FTO的导带位置。在可见光照射下，几种薄膜均产生了阴极电流，电流密度随C/O比的增大而增大，其中B-rGO最大达1 μA·cm-2。本文提供了一种通过控制C/O比来控制rGO薄膜光电性能的方法。

采用水热法制备不同醇水比的NaYF4∶20%Yb3+,2%Er3+晶体，通过XRD、FE-SEM、TEM、PL测试手段对合成样品进行表征和分析。样品的FE-SEM图结果表明，随着醇水比的增大，颗粒尺寸越来越小，最小可达纳米级。通过XRD测试表明，醇水比对样品的晶相亦有影响，当醇水比为30/10 mL时，产物中开始出现α-NaYF4晶相。验证了形成机理的正确性并得到一条相转变反应时间与醇水比关系的模拟曲线图。TEM图显示样品属于多晶，且结晶性能良好。在980 nm近红外光激发下，β-NaYF4∶20%Yb3+,2%Er3+上转换晶体发出绿光和红光。

合成了两种新型芴衍生物：2,7-二(3,5-二(三氟甲基)苯基)-9,9-二乙基芴(1)和2,7-二(4-氟苯基)-9,9-二乙基芴(2)。通过元素分析、红外光谱(IR)、核磁共振氢谱(1H NMR)以及单晶X射线衍射对其结构进行了表征。化合物1属于单斜晶系，P21/c空间群；化合物2属于三斜晶系，P-1空间群。通过紫外-可见吸收和荧光光谱研究了化合物的发光性能。结果表明：在CH2Cl2溶液和固态薄膜中，化合物1、2在350~400 nm波段有吸收峰，归属于π-π*电荷跃迁；化合物1、2的光学带隙Eg分别为3.31 eV和3.30 eV，并且均有强烈的蓝色荧光发射现象(激发波长为330 nm)，在二氯甲烷中的荧光量子效率分别为0.62和0.61，固态荧光寿命分别为6.39 ns和9.00 ns。

将多色荧光标记技术应用于生物信息检测可实现快速、实时、同步大规模检测目标生物分子的目的，利用上转换纳米粒子作为多色荧光探针可有效地避免生物组织自荧光对检测信号的影响。本文制备了具有核-壳结构的稀土氟化物纳米粒子，并通过在核与壳不同位置共掺杂不同浓度的敏化离子和发光离子来改变发光离子各发射峰之间的相对强度。利用不同颜色和强度的发射光谱实现了纳米粒子的多色上转换发光。利用透射电子显微镜成像、X射线衍射分析、发光光谱等测量手段对多色上转换发光纳米粒子进行了形貌、结构和上转换发光性质的表征。实验结果表明，具有核-壳结构的纳米粒子尺寸小于30 nm，呈球形。在980 nm红外光激发下，纳米粒子呈现从红色到蓝紫色的颜色可变的上转换发光。

提出一种合成LaAlO3的新方法，该方法操作简单、成本低、无污染。将化学计量比的反应物La(OH)3/La2O3和Al(OH)3放入反应釜中，于220 ℃温度下水热活化处理,快速加热至900 ℃反应即可得到LaAlO3。XRD结果表明，所合成的LaAlO3为三方晶系。 PL结果表明，所合成的LaAlO3∶Eu3+的主要发射为Eu3+的 5D0→7F1磁偶极跃迁发射和5D0→7F2电偶极跃迁发射，红橙比随着Eu3+离子掺杂量的增加而变大。在VUV-UV激发光谱中，LaAlO3∶Eu3+位于VUV光谱区的基质吸收很弱，而位于~315 nm的O2--Eu3+的电荷迁移跃迁带(CT)则较强。

采用水热法成功制备了不同掺杂浓度的Zn1-2xFexNixO(x=0,0.025,0.05,0.1)稀磁半导体材料，利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和X射线能量色散分析仪(XEDS)对样品进行表征，并结合拉曼(Raman)光谱、光致发光光谱(PL)和振动样品磁强计(VSM)研究样品的光学性能和磁学性能。结果表明，水热法制备的样品具有结晶性良好的纤锌矿结构，没有杂峰出现，形貌为纳米棒状结构，分散性良好。Fe2+、Ni2+是以替代的形式进入ZnO晶格中，Fe和Ni的掺杂使得晶体中的缺陷和应力增加，拉曼光谱峰位发生红移，光致发光光谱发生猝灭现象。另外，共掺杂样品在室温条件下存在明显的铁磁性，饱和磁化强度随着掺杂量的增加而增强。

采用水热腐蚀法在相同环境下制备了不同晶型的铁钝化多孔硅样品。同一样品表面具有相似的孔隙结构，不同样品形貌存在差异。在300 nm光激发下，样品发光峰位于618 nm附近，半高宽约为132 nm。傅立叶红外变换光谱显示样品中有强的Si—Si、Si—O—Si、Oy—Si—Hx化学键振动吸收。结果表明，水热腐蚀法制备的铁钝化多孔硅表面形貌与腐蚀过程的局域电极分布关系密切。样品的光致发光行为可归因于量子限制-发光中心作用，并受非桥氧空穴发光中心数量影响。

采用溶胶-凝胶法制备Er∶YbGG纳米粉体，利用XRD、TG-DTA、IR和SEM等测试手段分析了Er∶YbGG纳米粉体的物相结构和光谱性能。 结果表明：Er∶YbGG纳米粉体属于立方晶系，空间群为Ia-3d，晶格参数a=1.216 2 nm。在980 nm激光激发下，Er∶YbGG纳米粉体在1 533 nm附近获得了较强的发射，其较高的发射强度得益于Yb3+-Er3+离子之间的能量传递。

研究了二苯基邻菲罗啉以及氟化锂作为电极缓冲层对底栅顶接触型有机薄膜晶体管性能的影响，结果表明二苯基邻菲罗啉是一种比氟化锂更好的缓冲层材料。通过对二苯基邻菲罗啉缓冲层厚度的优化，获得了迁移率为0.302 cm2·V－1·s－1、阈值电压为－31.2 V、开关比为6.2×102的器件。器件性能提升的原因是由于二苯基邻菲罗啉缓冲层的引入降低了金电极与并五苯界面的空穴注入势垒与接触电阻。

活性层的微观形貌在很大程度上决定了聚合物光伏器件的性能表现并依赖于制备工艺条件。为了改善薄膜内部分子排布结构并追求较高的器件光电转化效率，采用溶液法制备了基于P3HT∶PCBM的聚合物太阳能电池(器件结构：ITO/PEDOT∶PSS/P3HT∶PCBM/Al)，通过改变器件制备流程中活性层退火处理工艺，研究了热退火、溶剂退火以及溶剂预处理结合热处理的双重退火对聚合物太阳电池性能的影响。研究发现：双重退火的光伏器件的各项性能参数均优于单一退火处理器件，获得了3.25%的光电转化效率。原子力显微镜及X射线衍射仪的表征结果进一步证明：双重退火处理能够在促进聚合物给体良好有序结晶的同时保证共混组分适度地相分离，从而有利于光生激子的解离以及载流子的传输。

采用原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱仪(XPS)研究了氧化铟锡(ITO)/红荧烯(Rubrene)的形貌和表面、界面的电子态。AFM结果显示，ITO上的Rubrene膜有良好的均匀性。XPS结果表明：C1s谱有3个峰，位于282.50，284.70，289.30 eV，对应于C—Si、CO和C—C键。用氩离子束溅射表面，芳香碳对应的峰值逐渐增大，其他两个峰值迅速消失。随着表面O污染的去除，O1s峰先快速减弱然后逐渐增强。界面附近的O原子与C原子结合构成OC、C—O—C和醛基。In3d和Sn3d峰则缓慢增强，在界面附近峰值变得稳定。C1s、In3d、Sn3d谱峰都向低束缚能发生化学位移，表明ITO与Rubrene在界面发生了相互作用，形成一个互扩散层。

设计并制备了51 V高压LED。对器件进行了大电流冲击试验并对器件的损毁原因进行了分析。运用有限元分析软件ANSYS对LED关键结构部位进行参数化建模及热分布模拟，得到其稳态的温度场分布；然后经过与红外热像仪成像图对比，得出电极烧毁的原因在于芯粒连接处的电极过薄过窄而导致的电阻过大，为后续设计更可靠的高压LED提供了参考。对芯片分别进行蓝光及色温5 000 K的白光封装，并分别测量了热阻，涂覆荧光粉的白光灯珠的热阻要比没有涂覆荧光粉的蓝光灯珠高约4 ℃/W。同时，51 V高压LED的热阻比1 W大功率LED要高，说明高压LED的散热性能比常规LED要差，这可能与高压LED具有深沟槽及众多的互联电极结构有关。

以p型硅和苝四甲酸二酐 (perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic acid dianhydride,PTCDA)为异质结，梳状金(Au)薄膜作为顶电极和光入射窗口制备了光敏二极管。研究表明，PTCDA的厚度和Au电极的厚度对光敏二极管的光响应度有很大的影响。对比不同PTCDA厚度的器件性能，在PTCDA厚度为100 nm时，光响应度最高达到0.3 A/W。进而采用最优化的100 nm厚的PTCDA薄膜制备硅基光敏二极管，对比不同Au电极厚度的器件性能。在Au厚度为20 nm时，器件的光响应度达到最优化的0.5 A/W。

建立一种平行背栅极碳纳米管阵列阴极，基于电场叠加原理，利用镜像电荷法对其进行计算，给出碳纳米管顶端表面电场增强因子。在此基础上，进一步分析器件各类参数对电场增强因子的影响。分析表明，碳纳米管阵列阴极具有最佳阵列密度，其对应碳纳米管间距大约为碳纳米管高度的两倍，靠阴极阵列边缘部位的碳纳米管发射电子能力比其中心部位的大。除了碳纳米管的长径比之外，栅极宽度、栅极厚度和栅极间距等也对电场增强因子有一定的影响：栅极越宽，场增强因子越大；而栅极厚度、栅极间距越大，场增强因子就越小。

采用有机小分子TBPe(2,5,8,11-tetratertbutylperylene)以不同比例掺入MEH-PPV(poly［2-methoxy-5-(2-ethylhexyloxy)-1,4-phenylenevinylene］)作为发光层，研究了TBPe不同掺杂比例对器件性能的影响，进而对发光强度进行优化。对于所制备的ITO/PEDOT∶PSS/MEH-PPV/TBPe/Al有机电致发光器件，TBPe的最优蒸镀厚度为0.5 nm，其发光强度相对于标准器件提高了325%。ITO/PEDOT∶PSS/MEH-PPV∶TBPe/TBPe/Liq/Al有机电致发光器件的最优掺杂比例为MEH-PPV∶TBPe=100∶30(质量比)，其发光亮度相比于未掺杂器件提高了44%。在上述器件的基础上增加Alq3层提高电子注入，分别制作了Liq和LiF作为修饰层的ITO/PEDOT∶PSS/MEH-PPV∶TBPe/TBPe/Alq3/Liq/Al和ITO/PEDOT∶PSS/MEH-PPV∶TBPe/TBPe/Alq3/LiF/Al多层器件，发光亮度分别达到4 162 cd/m2和4 701 cd/m2。所有器件的电致发光波长均为580 nm，为MEH-PPV的发光，TBPe的掺杂对MEH-PPV的发光起到了增强作用。

采用EuF3薄层修饰低功函数金属Ag源、漏电极，制备了CuPc有机场效应晶体管，研究了不同厚度EuF3对器件性能的影响。结果表明，EuF3的厚度由0 nm增至0.6 nm时，接触电阻由23.65×105 Ω·cm减至3.86×105 Ω·cm，使得器件载流子迁移率由1.5×10-3 cm2·V－1·s－1提高到4.65×10-3 cm2·V－1·s－1。UPS测试结果表明，薄层EuF3在Ag与有机半导体间形成了界面偶极势垒，使源漏电极表面功函数增大，空穴注入势垒降低，Ag电极与有机半导体层界面的接触电阻减小，进而提升了空穴的注入效率。

玉米种子萌发期抗旱性评价是节水农业研究中的难点和热点问题之一，生物延迟发光分析技术的应用有可能解决这一问题。采用生物延迟发光评价方法研究了玉米种子萌发期的抗旱性能力，探讨了在渗透势－0.1 MPa和－0.3 MPa的PEG-6000溶液中萌发的玉米品种万瑞168号和堰单8号延迟发光的变化规律。结果表明，万瑞168号和堰单8号玉米品种的延迟发光积分强度都随着萌发进程逐渐升高，－0.1 MPa和－0.3 MPa的PEG-6000溶液形成的干旱胁迫对两个玉米品种延迟发光积分强度的升高有不同的抑制作用，胁迫强度越大，两个品种延迟发光积分强度的差异就越大。研究还发现，在干旱胁迫下萌发的万瑞168号和堰单8号玉米延迟发光相对变化率RDL与种子萌发抗旱指数和储藏物质转运率的变化是一致的，依据干旱胁迫下种子萌发过程中延迟发光积分强度相对变化率RDL的大小可以评价玉米种子萌发期抗旱性的强弱。

针对传统LED显示屏光能利用率和图像画面填充比低的缺点，基于非成像光学理论，提出了一种提高光能利用率和画面填充比的全彩LED显示模块结构系统和设计方法。利用复合抛物面集光器CPC对LED管芯发出光线的发散角进行变换压缩，从而避免了外表面全反射损耗，大幅度提高了系统的光能利用率。利用积分方腔匀光原理和散射元件对光能的二次分配，提高了显示屏的画面填充比、单位像素均匀度及基色复用面积。作为实例，根据上述方法设计了一个P10 mm全彩LED显示模块，利用光学设计软件LIGHTTOOLS对该显示模块系统进行了仿真建模和光线追迹，并对设计结果进行了分析。结果表明，系统光能利用率大于70%，画面填充比接近100%，单位像素区域内均匀度好于85%。显示模块具有能量利用率高、高画面填充比、显示效果均匀柔和、易于生产和装调的优点。

以CdCl2·2.5H2O、Na2SeO3、Na2TeO3和N2H4·H2O为反应物，以3-巯基丙酸(MPA)为稳定剂制备CdSeTe量子点。与CdTe量子点相比，CdSeTe合金量子点的发射光谱明显红移，发光颜色可扩展至近红外波段范围。基于铜离子能有效猝灭CdSeTe合金量子点荧光的特性，开发了一种用近红外CdSeTe量子点为荧光探针测定铜离子浓度的分析方法。在最佳实验条件下，该方法的线性检测范围为10~200 μg/L，检测上限为1.13 μg/L。应用于实际样品中铜的测定，结果与ICP测定值非常吻合。

由于贵金属纳米粒子独特的光学性质，基于衬底的贵金属纳米粒子薄膜表面增强拉曼散射技术在分子生物学和医学免疫分析等研究领域中显现出非常好的应用优势和潜力。本项研究工作应用柠檬酸纳作聚集剂诱导水溶液中对巯基苯甲酸修饰的Ag纳米粒子聚集，并应用以此形成的“热点”增强SERS光谱，获得了对巯基苯甲酸修饰的Ag纳米粒子聚集非常有效的4-MBA分子的SERS信号,为未来建立生物待测物的分析检测奠定前期基础。结果证明，水溶液中的Ag纳米粒子的聚集形成的“热点”具有非常好的SERS光谱增强效应。