采用水热法制备了Eu3+掺杂的β-Ga2O3粉体,利用X射线粉末衍射、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱和发光光谱等测试手段对其物相、形貌和发光性能等进行了研究.结果表明：所得样品为单斜晶系的β-Ga2O3；在波长为325 nm的He-Cd激光器激发下,发射光谱的最强峰位于612 nm,属于Eu3+的5D0→7F2电偶极跃迁；在模拟太阳光照射下,样品对甲基橙具有较高的光催化降解率,经过2 h后,甲基橙的降解率可达到75%.

制备出两种尺寸的CdSe量子点.结合色度学分析,比较了固化在PMMA基质中两种尺寸CdSe量子点在退火中发生的不同变化以及相应光谱颜色的改变.小尺寸CdSe量子点在退火中有团聚的趋势,退火后荧光明显红移,如果退火温度超过一定范围,会产生显著的双尺寸分布效应,对应的色度坐标有从白光区域向上移动到绿色区域的趋势.较大尺寸的CdSe量子点,其热稳定性相对更好,退火造成荧光红移,对应绿色区域中的色度坐标有向右移动的趋势,但颜色改变不明显,因此更适合于发光显示方面的应用.

为研究强光激励下纳米氧化锌发光机制,以气相传输法制备的冠状样品为对象,室温下以1 100 nm与1 150 nm脉冲激光以及350 nm氙灯对其进行激励,观测光致发光谱.根据光强关系和强场与物质作用的三阶微扰理论,认为 1 100,1 150 nm激光激励下的样品的紫外与可见光波段的辐射机理分别归因于样品中三光子吸收和二次谐波效应.同时,基于激子非弹性碰撞复合机制,对紫外辐射的红移现象进行了分析.

对NaYF4:Yb3+,Er3+纳米材料的发光强度与激发光功率的依赖关系进行了研究,分析了NaYF4:Yb3+,Er3+裸核纳米体系及其核包壳纳米体系的上转换红光真实来源.结果表明：核包壳的纳米体系完全不同于裸核纳米体系,交叉弛豫对于NaYF4:Yb3+,Er3+纳米体系的上转换红光发射起主导作用,而多声子弛豫过程几乎可以忽略.这个结果对于提高上转换发光纳米材料的上转换效率、调控各发光带之间的相对强度和实现上转换发光的单色性具有重要的指导意义.

以醋酸锌和六次甲基四胺为原料在不同的溶液环境中,采用水热法或热溶液法合成了不同形貌的微纳氧化锌.氧化锌形貌和尺寸的控制对合成环境有强烈的依赖.通过化学吸附将乙二胺四乙酸二钠和柠檬酸吸附在氧化锌的极性面上,可以抑制极性面的晶体生长,调控氧化锌的晶体形貌.这种选择吸附性导致了样品形貌的不同.拉曼光谱测试结果表明,在柠檬酸溶液中合成的氧化锌的晶粒更小.光致发光光谱测试结果表明,所得到的氧化锌的发光是激子和缺陷发光.

采用高温固相法合成了Sr2.95SiO5:0.05Eu荧光粉,借助X射线衍射仪、光谱仪、激光粒度仪、扫描电子显微镜等分析测试方法分别对荧光粉的晶相、激发与发射光谱、粒度分布、表面形貌等进行了表征,进而分析了坩埚的加盖工艺对产物性能的影响.实验结果显示：随着坩埚严密程度的增加,产物在蓝光激发下的发光强度增大.坩埚加盖有利于得到Sr3SiO5相纯度高的产物.加盖后,得到的样品颗粒尺寸较大,但是粒径分布均匀.

为解决GaN基垂直结构发光二极管(VS-LEDs)在大电流驱动时效率下降的问题,制作了具有耦合量子阱(CQWs)和传统量子阱(NQWs)的混合型量子阱(HQWs)结构VS-LEDs.与NQWs结构VS-LEDs相比,HQWs结构VS-LEDs在350 mA输入电流下的正向偏压降低0.68 V,光输出功率提升53.0%,并有更好的电流响应效率.同时,NQWs结构和HQWs结构VS-LEDs的外量子效率分别下降到最大值的37.7%和67.5%,表明采用HQWs能使LEDs的效率下降得到大幅缓解.

使用蓝、绿、红超薄发光层结构来制备荧光型非掺杂白光器件,其器件结构为ITO/MoO3(5 nm)/TCTA(40 nm)/C545T(1 nm)/TCTA(2 nm)/BePP2(1 nm)/Bphen(2 nm)/DCJTB(1 nm)/Bphen(30 nm)/LiF(1 nm)/Al(1 000 nm).白光器件的最大发光亮度和电流效率分别为16 154.73 cd/m2和11.58 cd/A.在电压为 7 V时,器件的色坐标为(0.322 2,0.335 1),而且色坐标在大的电压变化范围内的变化值仅为(0.017 4,0.002 9). 与掺杂结构的白光器件相比,超薄发光层结构的白光器件拥有高的电流效率和稳定的电致发光光谱,原因是超薄发光层结构的载流子捕获效应能使激子有效限制在复合区域内.

重影是阅读灯急需解决的一个重要问题.为了分析影响曲面底板配光的LED阵列照明重影的因子,采用Taguchi实验方法设计,并通过TracePro软件仿真实验,再运用ANOVA理论分析出因子对品质的影响程度,优化曲面底板LED阵列的各项结构参数.结果表明：最优化组合的最小重影为1.19 mm；LED芯片数量对重影宽度影响最大,占有50.17%的影响地位.进一步,为得到重影宽度更小的组合,可通过调小芯片与光轴夹角实现.

立体发光灯片的关键是在保证光通量的前提下,如何获得均匀的正反面发光.本文对3种荧光粉平面涂覆立体灯片的正面和反面的瞬态和稳态光通量、色温、色品坐标进行了研究,发现直接涂覆荧光粉胶的灯片总的光通量最大,但正反面的发光性能相差很大；在涂覆荧光粉之前先平面涂覆一层硅胶,可获得正反面发光较均匀的灯片；而在该硅胶层内掺杂扩散粉的灯片,不但没有提高灯片的正反面发光均匀度,反而大幅度降低了光通量值.此外,测试3种样品的发光角度,发现其发光角度分布相似,而发光强度与积分球测试的光通量比值相近.结果表明,涂覆荧光粉之前先平面涂覆一层硅胶工艺,既可以保证立体发光灯片具有较大的光通量又可以获得均匀的正反面发光.

在紫外脉冲激光泵浦条件下,研究了有机材料EnBOD的放大自发发射(ASE)性能.EnBOD的甲苯稀溶液样品具有较窄的吸收和荧光光谱,主峰分别位于508 nm和527 nm.其ASE效率随着溶液浓度而变化,浓度为0.008 mol·L-1的EnBOD样品具有最高的ASE效率,达到22.6%.其ASE主峰位于542 nm,阈值约为29.5 kW·cm-2.阈值后的ASE半宽约为12.4 nm.经紫外脉冲激光20万次泵浦后,ASE的光强衰减为初始强度的61.2%.结果表明EnBOD是一种ASE阈值较低、光稳定性良好的激光材料.

研究了乙氧基化聚乙烯亚胺(PEIE)作为反型太阳能电池阴极修饰层,其溶剂的选择对器件性能的影响.我们选择蒸馏水(DW)、异丙醇(IPA)、乙二醇甲醚(MEA)和乙氧基乙醇(EEA)作为PEIE的稀释溶剂来制备器件,并通过瞬态光电流的测量和低频电容-电压(C-V)曲线的测量分析了器件在ITO和PEIE修饰层之间的电荷积累程度和电极电荷收集效率,同时对不同溶液制成的PEIE层做了表面形貌分析.结果表明,MEA器件的光电转换效率(PCE)达到3.61%,相对于DW器件(2.66%)提高了24%,对于PEIE层选择不同的溶剂将导致表面形貌的差异,并影响器件界面的缺陷密度,进而影响器件性能.

由厄米-高斯光束理论和空间相干性定理出发,研究了大功率垂直腔面发射激光器(VCSEL)三角形列阵器件的光束质量和空间相干特性.采用二阶距法和空间相干度积分法得到980 nm波段VCSEL三角列阵器件的远场发散角和空间相干度,并讨论了列阵器件单元间距对其远场特性和空间相干特性的影响.实验结果表明:当三角列阵单元孔径为150 μm时,随着列阵单元间距由200 μm增大到300 μm,列阵器件的远场发散角由9.5°增加到12.5°,而其空间相干度由0.719减小到0.526.在相同注入电流条件下,3种列阵器件的出光功率基本相同.

提出了一种非掺杂式电荷生成层：LiF/Al/C60/m-MTDATA,以其制作的叠层有机电致发光器件的最大电流效率和功率效率达到48.4 cd/A和19.4 lm/W,分别是单层发光器件的2.95倍和1.65倍.通过设计一系列含不同电荷生成层的倒置型器件,证实了电荷的生成和分离作用均发生在C60/m-MTDATA界面,同时通过对C60和Al的厚度以及Al蒸镀速率的研究,揭示了电荷生成和分离机制.

制备了基于新型蓝绿色荧光MQAB与红色磷光Ir( MDQ)2acac的荧磷混合式白色有机电致发光器件,并探讨了TPBI或UGH3两种间隔层及二者的混合间隔层的器件的发光性能.研究发现,采用TPBI和UGH3的混合间隔层可以调控载流子注入与传输的平衡.当m(TPBI):m(UGH3)= 1:1时,可有效地控制发光区域,使得器件性能得到优化,并获得发光亮度高达14 700 cd/m2的白色有机电致发光器件,最高电流效率可达11.60 cd/A,且器件具有较高的色稳定性.采用混合间隔层的器件比单用TPBI或UGH3作为间隔层的器件效率提高了200%～300%.

为提升GaN基高压LED芯片的出光性能,优化了芯片发光单元之间隔离沟槽的宽度.当隔离沟槽宽度为20 μm时,芯片的电学性能和光学性能最优.当注入电流为20 mA时,正向电压为50.72 V,输出光功率为373.64 mW,电光转换效率为36.83%.采用镜面铝基板和陶瓷基板进行了4颗芯片串联形式的COB封装.镜面铝基板的热导率和反射率均高于陶瓷基板,可提升HV-LED器件在大注入电流和高温时的发光性能.当注入电流为20 mA且基板温度为20 ℃时,镜面铝基板封装的HV-LED器件的正向电压是198.9 V,发光效率达122.2 lm/W.

详细研究了有机发光二极管(OLED)在脉冲电压下的瞬态电流响应特性.瞬态响应电流由3部分组成：正向电流峰(IP)、稳态电流(IS)及反向电流峰(IN).研究发现IS为器件工作时通过器件的电流,而IN与IP则分别对应OLED器件电极/有机界面附近的空间电荷的形成及消失过程.IN、IP与脉冲电压成线性关系,阳极的费米能级与空穴传输材料的HOMO能级差导致IN大于IP.利用不同占空比的双脉冲电压研究了电流与空间电荷的关系,发现空间电荷的充分放电临界占空比只受界面接触的影响,而与器件内部结构无关.

利用荧光猝灭法和同步荧光法进行了盐酸吡格列酮(PGH)与牛血清白蛋白(BSA)之间反应机理的比较研究.结果表明：两种方法在研究PGH-BSA体系的猝灭类型、结合常数、结合位置、作用力类型、协同性及能量转移距离等方面,得到了相同的结果,表明同步荧光光谱法可以用于药物与蛋白反应机理的研究.

颜色分区法是简化多基色颜色复制的主要方法,本研究以3基色为组将7基色色空间分成6个子空间,结合主成分分析(PCA)对分区内颜色样本的光谱反射率降维,通过3层BP神经网络,建立样本网点面积率与多基色复制色光谱反射率的转换模型,并通过遗传算法(GA)对神经网络权值阈值进行优化,提高多基色复制的颜色预测精度.实验结果表明,在各分区训练样本数为64、检测样本数为216时,GA-BP神经网络模型颜色预测的平均色差(ΔE*ab)为1.669,光谱均方根误差(RMSE)为0.7%,预测精度和稳定性均高于BP神经网络模型和胞元Neugebauer模型.最后,将训练样本数为64的GA-BP模型与训练样本数量为125,216,343的BP神经网络模型(平均ΔE*ab分别为3.267,2.776,2.175,光谱RMSE为0.97%,0.79%,0.76%)进行了比较,结果表明训练样本数为64的GA-BP模型的预测精度与训练样本数量为343的BP神经网络模型相当.GA-BP模型仅需少量样本即可实现高精度的颜色预测,在应用中具有良好的可移植性.

设计了一种可调微流控光学变焦透镜,采用液压控制,主要结构包括微流道和微流体腔,由聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料结合软光刻工艺制成.利用COMSOL仿真软件展示了不同液压下微流体腔变形形成的双凸透镜和双凹透镜.利用ZEMAX进行光学仿真,得到各种透镜的焦距及光路图.提出了一种校正双凸透镜球差的方法.