β-Ga₂O₃作为超宽带隙半导体（带隙4.8~4.9 eV），凭借高Baliga性能因子、深紫外探测能力及抗辐射特性，成为功率电子器件、光电器件和核辐射探测器件的理想材料。本文系统综述了β-Ga₂O₃单晶生长与超精密加工的技术进展及未来挑战。单晶生长方面，导模法与垂直布里奇曼法已实现6英寸（1 inch=2.54 cm）晶圆量产，“铸造法”工艺制备8英寸晶圆技术达国际领先水平。掺杂策略（如Sn、Mg）可调控载流子浓度（10¹⁵~10¹⁹ cm^-3），优化电学性能。针对材料的强各向异性和硬脆特性，多级研磨结合化学机械抛光（CMP）实现表面粗糙度（Ra）小于0.2 nm，大气等离子体刻蚀可进一步将Ra压缩至0.05 nm；超快激光加工结合液体辅助技术可制备无损伤微结构。未来需突破大尺寸晶体产率与表面缺陷控制，通过跨尺度损伤模型、原位监测及工艺优化，结合多场协同加工创新，推动β-Ga₂O₃在功率器件与深紫外探测领域的应用。

抗生素在医疗、农业及工业领域至关重要，但对人类健康及自然界的生态平衡构成了潜在的威胁。传统检测技术虽有效，但成本高且操作复杂。因此，开发高效灵敏的检测技术迫在眉睫。金属有机框架材料（MOFs）因多孔结构、可调节化学组成和荧光性能，在抗生素荧光检测中潜力巨大。本文以MOFs荧光检测抗生素中的光致电子转移（PET）、荧光共振能量转移（FRET）、内滤效应（IFE）等机制为切入点，通过荧光猝灭、荧光增强及比率荧光这三种检测策略，系统梳理了近年来基于MOFs的荧光传感器在抗生素检测领域的最新研究进展。具体探讨了MOFs及其主客体复合材料在检测β-内酰胺类、大环内酯类、四环素类、氨基糖苷类、喹诺酮类、磺胺类、酰胺醇类，以及磷酸化多糖类等多种抗生素的表现。此外，通过对现有研究成果的总结和分析，为该领域后续研究指明了方向，包括进一步优化MOFs的结构和性能、结合现代分析技术等，从而为推动MOFs荧光传感器在抗生素检测领域的实际应用提供了坚实基础。

氟化铽锂（LTF）晶体因优异的磁光性能，是理想的高功率激光系统中磁光器件的磁旋光材料。但其非一致熔融特性和包晶反应导致生长困难，特别是生长过程中产生的氟氧化铽（TbO_xF_3-2x）“漂浮物”，严重阻碍了大尺寸优质晶体的制备。本文采用高纯TbF₃和LiF原料，在氩气（Ar）和四氟化碳（CF₄）混合气体保护下，利用电阻加热提拉法生长出完整的、直径近2英寸（1英寸=2.54 cm）的大尺寸纯相LTF晶坯，详细研究了晶坯中的散射缺陷并分析其成因。研究发现LTF晶体内部的散射缺陷主要为颗粒状散射和针状散射，结晶过程中排杂能力弱和局部组分偏离是缺陷形成的重要原因。通过改进生长工艺，最终获得了光学质量优良的大尺寸LTF晶体，测得其弱吸收系数为17.0 ppm/cm，显著低于商用TGG晶体。

本文采用顶部籽晶熔盐法结合动态温场技术，成功生长出大尺寸、高电阻率RTP晶体，并对RTP晶体的性能进行了研究。本研究中所生长的晶坯尺寸达到54 mm×68 mm×52 mm，质量达到265 g。晶坯内部质量均匀，结晶完好，电阻率集中在1.0×10¹²~3.4×10¹² Ω·cm。1 064与532 nm激光照射晶体同一位置1 000 s后，抗灰迹吸收为125 ppm/cm。电子探针微区成分分析测试结果表明，电阻率高的RTP晶体原子摩尔百分比更接近化学计量比。电阻率为1.6×10¹² Ω·cm的RTP晶体在直流电压3 200 V加压1 200 h后，无电流溢漏或击穿。在-40~70 ℃，RTP电光调Q开关均可正常运转且消光比大于20 dB@1 064 nm。RTP晶体的激光损伤阈值为1.78 GW/cm²@1 064 nm & 9.6 ns。这些研究结果为RTP晶体作为电光调Q开关的关键材料应用提供了重要依据。

金刚石晶体性能与其晶向密切相关，不同晶向的原子排列和化学键分布差异导致物理、化学及电学性能呈现各向异性。本研究通过微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）技术生长单晶金刚石，经激光切割获得（100）、（110）、（111）晶面金刚石片，晶面取向偏差控制在1.2°以内。从材料加工和氢化处理两方面对比分析发现：氢氧等离子体刻蚀中，（100）晶面呈现方形刻蚀坑，（110）晶面形成四面体山丘状形貌，（111）晶面为三角形刻蚀坑。拉曼及光致发光光谱表明，不同晶面样品质量均匀，应力较小。抛光实验表明，材料去除率随载荷增加而升高，在2.0 N/mm²载荷下，（100）晶面抛光去除率分别为（110）晶面的1.1倍和（111）晶面的17.7倍；表面粗糙度随载荷增加呈现先降低后升高的趋势，当载荷为1.5 N/mm²时，（111）晶面粗糙度低至0.118 nm，显著优于（100）面（0.934 nm）和（110）面（0.708 nm）。研究表明：在特定氢化工艺下，降低样品的表面粗糙度有助于改善样品的氢化性能，（100）晶面具有更高的载流子迁移率（103 cm²·V^-1·s^-1），（111）晶面表现出更高的载流子浓度（1.25×10¹³ cm^-2）和更低的方阻（4 400 Ω/sq），（111）晶面可能更有利于制备高性能器件。

本文将不同浓度的乙二酸加入到磷酸二氢钾水溶液，通过“点籽晶”快速生长技术成功制备了乙二酸掺杂的KDP晶体。对于0%~2%（摩尔分数）掺杂浓度范围内得到的乙二酸掺杂KDP样品，粉末X射线衍射（PXRD）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）分析表明乙二酸分子已成功地掺入KDP晶体中，晶体结构没有显著影响，晶体样品保持了良好的结晶度。为了探究乙二酸掺杂对晶体光学和热学性能的影响，采用紫外可见近红外（UV-Vis-NIR）分光光度计和差示扫描量热仪（DSC）测量了样品的光学透过率和热学稳定性，结果表明当掺入低浓度的乙二酸后晶体的透过率有明显提高，当掺杂浓度为1%时光学透过率达到最优值，而掺杂过高浓度的乙二酸时光学透过率有所下降。DSC结果表明在一定的掺杂浓度范围内晶体的热稳定性有所提高。

本文探讨了碲锌镉（CdZnTe）晶体的夹杂缺陷、红外透射光谱特性和电阻率三者之间的相关性。采用垂直布里奇曼法生长碲锌镉单晶体，经切片、机械磨抛、化学机械抛光等工序获得双面抛光的晶片，对晶片的腐蚀形貌、夹杂缺陷、近红外透射光谱进行了检测分析，采用化学法在晶片上、下表面镀金电极并测试晶片的电阻率。研究结果表明，夹杂密度与电阻率之间具有相关性，且富碲和富镉晶片在I-V特性上表现出显著差异。在富碲晶片中，晶片的电阻率随碲夹杂密度的增大而升高；在富镉晶片中，当晶片电阻率大于10⁹ Ω·cm时，晶片电阻率随镉夹杂密度的增大而升高。

采用坩埚下降法成功生长出Cs₂BaBr₄:x% Eu²⁺ （x=1、2、4、8）晶体。通过X射线粉末衍射和热重测试进行物相分析，结果表明晶体为一致熔融物，随着Eu²⁺浓度的增加，衍射峰向小角度偏移。测试了晶体的光学透射率、光致发光、X射线激发发光和衰减时间等光学和闪烁性能，并对比分析了晶体与Rb₂BaBr₄、LaBr₃晶体的吸湿性，结果表明，不同浓度掺杂的晶体均具有良好的光学透过率，其中Cs₂BaBr₄:2% Eu²⁺晶体的光学透过率高达87.5%；在紫外光和X射线激发下，晶体在425~445 nm有尖锐发射峰；紫外激发时，不同掺杂浓度晶体的衰减时间有所不同，Eu²⁺掺杂浓度为1%、2%、4%和8%的Cs₂BaBr₄晶体所对应的衰减时间分别为2.10、1.57、2.19和2.76 μs。此外，Cs₂BaBr₄晶体具有较低的吸湿性。

陀螺超材料的研究为拓扑声学开辟了新方向。基于对结构中扭转波传播的研究，通过将陀螺结构引入凹六边形无限周期离散介质，提出了一种具有凹六边形晶格的陀螺声子晶体（GPC）。本文分析了GPC的带隙特性，讨论了陀螺力矩变化导致狄拉克锥打开和拓扑边界态产生的机制。随后，细致研究了陀螺转速对带隙的影响，发现了能带反转等现象。通过破坏结构对称性和时间反演对称性，可在同一拓扑陀螺超材料中打开的两个带隙附近都发现拓扑边界态的存在。将研究扩展到分析拓扑陀螺超材料的超胞，讨论了不同排列下两个新带隙中拓扑界面的波传播特性，揭示了拓扑陀螺超材料上下带隙拓扑边界态的方向性差异。此外，还证明了陀螺超材料拓扑边界态对缺陷的鲁棒性。

相比较p型碲化铅，n型PbTe热电性能较差，阻碍了其在中温热电应用领域的发展。本研究通过水热法合成了碘掺杂纳米级PbTe_1-xI_x 粉体，并结合退火和放电等离子体烧结（SPS）技术制备了多尺度结构的n型PbTe_1-xI_x，实现了电子-声子解耦，优化了电性能和热性能。碘掺杂所形成的固溶体在保证载流子高迁移率的同时，提高了载流子浓度，使n型PbTe_1-xI_x 具有较高的功率因子；同时，多尺度结构对声子的散射使材料拥有较低的晶格热导率。因此，n型PbTe_1-xI_x 的ZT值得到了大幅度提升，在650 K时ZT值达到了1.29。

二维磁性材料的性能调控对发展纳米自旋电子器件至关重要。为了理解Fe/Co掺杂对单层NiBr₂电磁性能的调控机理，本文通过第一性原理系统研究了Fe/Co掺杂对单层NiBr₂电磁性能的影响。就结构稳定性而言，随着Br原子化学势的变化，Fe原子掺杂比本征结构更稳定。同时，当Br的化学势处于特定范围（-1.12 eV<μ_Br<-0.50 eV）时更容易得到完美的单层NiBr₂。就电子结构而言，Fe掺杂的引入使NiBr₂发生从半导体到金属的转变（Fe_Ni）。就磁性质而言，Fe/Co的掺杂显著增强了NiBr₂的面外磁各向异性。同样Fe掺杂也使结构的相变温度提升至63.7 K，为单层NiBr₂的2.5倍。本研究揭示了过渡金属掺杂对NiBr₂电磁性能的调控规律，为纳米级自旋电子器件的快速发展提供理论支持。

以1， 3， 5-均苯三甲酸（H₃BTC）和4， 4′-联吡啶（4， 4′-bpy）为有机配体，Cu（Ac）₂·H₂O作为铜源，通过水热法成功合成了一种二维（2D）铜基-有机框架（MOF），Cu₂（HBTC）₂（4， 4′-bpy）₂·5H₂O（配合物1）。采用X射线衍射、元素分析和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）等手段确定了配合物1的结构。结果表明，配合物1属于单斜晶系C2/c空间群，其不对称单元包含一个Cu²⁺、一个去质子化HBTC^2-、一个4， 4′-bpy和三个结晶水分子。在有机染料吸附性能探究中配合物1表现出对亚甲基蓝的优异选择性吸附性能，去除率高达93.4%。此外，配合物1在65 ℃、98%相对湿度下表现出7.32×10^-4 S·cm^-1的质子电导率。本研究为MOFs在染料吸附和质子导电材料领域的应用提供了新的思路。

本文以N，N'-双（4-嘧啶甲酰胺基）-1，4-丁烷（L）作为有机配体，利用水热合成法使其与Anderson型多酸［TeMo₆O₂₄］^6-和Zn（NO₃）₂进行自组装，合成了一例新的多酸基金属-有机配合物［Zn₃（L）（TeMo₆O₂₄）（H₂O）₁₀］·8H₂O（1）。通过单晶X射线衍射、粉末X射线衍射、红外光谱、电化学分析技术对该化合物进行了结构和性能测试。结果表明，在该化合物中，Zn（II）原子呈现六配位模式，并通过L配体连接构成一维链，相邻的一维链又通过［TeMo₆O₂₄］^6-相连构成二维层状结构。该化合物对Cr（Ⅵ）和Fe（Ⅲ）具有高灵敏度和选择性的电催化传感性能，检测限分别可以达到0.26和1.02 μmol/L。

分别从单一手性和消旋配体出发，通过水热反应成功合成一对对映体配合物S/R-［Co₆（cpap）₄（1，2-dpe）₄（H₂O）₅］·8H₂O（S-1或R-1）和消旋配合物rac-［Co₃（cpap）₂（1，2-dpe）₂（H₂O）₂］·4H₂O（rac-2）（S（R）-cpapH₃=S（R）-环己基丙胺酸膦酸，1，2-dpe=1，2-二（4-吡啶基）乙烯）。采用X射线单晶（粉末）衍射、红外光谱、元素分析表征了三个配合物的组成和结构。晶体结构分析表明，对映体（S-1或R-1）和消旋配合物（rac-2）具有相同的三维开放的超分子网络结构。晶体结构中包含由O—P—O桥联的单、双核交替的无机链，每条无机链均由单核钴（（P）O—Co—O（P））桥联双核钴八元环（Co₂（PO₂）₂）组成。相邻的链之间通过氢键连接成二维层状结构，这些层再进一步由辅助配体1，2-dpe交联成三维开放的超分子网络结构。本文还研究了配合物S-1、R-1和rac-2的热稳定性、手性光学活性和磁性质。

以环境友好型H₂O₂作为氧化剂，探究钒基晶态材料［Ni（H₂O）₄］［VO（PO₄）］₂（配合物1）对硫化物的选择性氧化催化性能。结果显示，在60 ℃下，30 min内甲基苯基硫化物的转化率高达99%，相应甲基苯基亚砜的选择性为97%。底物拓展实验显示配合物1的催化活性不受空间位阻和电子效应影响。经过五次催化循环后，配合物1仍保持结构完整性和催化活性，证实其作为可重复使用催化剂具有实用性。本文研究结果为开发高效、选择性且可重复使用的硫化物氧化催化剂提供了新思路，并在有机合成和环境治理等领域具有潜在应用价值。

扩口微通道板（T-MCPs）是一种先进的人工微结构式电子倍增材料，为了实现微通道板的扩口并避免边界尖端化，需研发耐离子刻蚀的玻璃作为其框架材料。本文基于蒙特卡洛方法与级联碰撞理论对SiO₂及Li₂O氧化物刻蚀性能进行模拟仿真，并对三种不同Li₂O含量锂硅酸盐玻璃（32.5%、35.0%、37.5%，摩尔分数）和JGS1石英玻璃开展了Ar⁺刻蚀试验，采用激光扫描共聚焦显微镜（CLSM）对玻璃刻蚀形貌进行表征，仿真结果表明：在相同参数Ar⁺入射条件下，Li₂O总溅射产额显著低于SiO₂总溅射产额，表明Li₂O具有更优的耐刻蚀性能，且随着Li₂O比例的增加，SiO₂-Li₂O总溅射产额呈线性降低趋势。表征测试结果表明：石英玻璃的平均刻蚀速率高于各组分SiO₂-Li₂O玻璃刻蚀速率，证实Li₂O的引入可显著提升材料耐刻蚀性能，且其含量与刻蚀速率呈负相关；同时，证实了玻璃刻蚀速率受角度影响显著，四组样品的刻蚀速率均在入射角度为70°左右达到峰值。本文通过模拟与实验结合的方法，明确了Li₂O在提升MCP材料耐刻蚀性能中的作用规律，为开发高性能扩口MCP提供了理论依据和材料筛选策略。

针对导电高分子基底在柔性染料敏化太阳能电池（FDSSC）中因低温耐受性差（<150 ℃）导致TiO₂薄膜界面结合力不足的问题，本研究首次提出三步化学烧结法在导电高分子基底上制备TiO₂薄膜，并调节P25-P100 TiO₂浆料与P5/HCl粘结剂的比例。结合XRD晶体结构分析，SEM、TEM形貌表征，柔性膜弯折测试，电化学工作站FDSSC光电性能测试，探讨不同配比与弯曲半径对FDSSC综合性能的影响。研究表明，当P25-P100浆料与P5/HCl粘结剂比例为4:1时，制备出团聚现象和裂缝缺陷较少的TiO₂薄膜，电池的光电转换效率（PCE）达5.17%，较对照组提升109.3%，同时降低电子传输阻抗（R_ct2）并延长电子传输寿命（τ_n）；通过研究不同弯曲半径（R=250~100 mm）下的应变规律与光电性能表明，材料应变在弯曲半径250~100 mm呈现“先增后缓”的趋势，且临界转变发生在175~100 mm，当R=100 mm时电池仍保持2.34%的PCE（原始状态45.3%保留率）。本研究为FDSSC光电-机械性能优化提供了新思路。

本文以泡沫镍（NF）为载体，NH₄NO₃为沉淀剂，采用水热合成法原位制备了层状镍铝水滑石（NiAlNO₃-LDH@NF）。结合XRD与SEM表征及宏观吸附实验，探究了晶化时间与温度、Al（NO₃）₃浓度、固液比和Al³⁺/NH₄NO₃摩尔比对NiAlNO₃-LDH@NF晶型结构、形貌与吸附性能的影响，系统考察了NiAlNO₃-LDH@NF对Cr（VI）的吸附性能、机理及其再生性能。实验结果表明：在Al³⁺/NH₄NO₃摩尔比为2:3，固液比为4.5 mg/mL，Al³⁺浓度为10 mmol/L条件下，经100 ℃水热处理48 h，在NF载体上成功原位合成了具有良好结晶结构的NiAl-LDH纳米片，其具有高比表面积的层状结构，呈现出由纳米片组成的花朵状微球；在25 ℃、pH=5、投加量为3.4 g/L的条件下，NiAlNO₃-LDH@NF对模拟废水中50 mg/L Cr（VI）去除率达80%以上，吸附量为10.05 mg/g，吸附等温线符合Langmuir模型，吸附动力学符合准二级动力学方程，为单分子层吸附，吸附速率受化学吸附机制控制；NiAlNO₃-LDH@NF再生5次后，对Cr（VI）去除率仍达80%~85%，表明循环再生性能优异。

使用粉末触媒在高温高压条件下合成的工业金刚石中，存在少量的黑暗色金刚石颗粒。为探究黑暗色工业金刚石的形成机制，以Fe₇₀Ni₃₀粉末为触媒，高纯石墨为碳源，白云石为内衬绝缘材料，在高温高压条件下合成工业金刚石。使用光学显微镜和扫描电子显微镜进行形貌表征，对合成芯柱外侧区域进行单独处理分析黑暗色工业金刚石的分布情况，使用XRD对白云石内衬材料进行物相分析。结果表明：黑暗色工业金刚石整体占比在1%到2%，主要分布在合成芯柱的外侧区域，其外观存在坑洞和缺损面，晶型较差，内部包裹体杂质较多。XRD显示合成后的白云石内衬能够分解出CaO和CO₂。在高温高压条件下，CO₂可能与碳源反应生成CO，影响触媒与碳源之间的扩散，从而形成较多包裹体杂质，导致金刚石呈现黑暗色。