发光学及应用国家重点实验室的前身是中国科学院激发态物理重点实验室，始建于1989年。2011年10月根据科技部517号文件开始建设国家重点实验室，并于2012年2月通过信息领域国家重点实验室评估，2012年12月通过国家重点实验室验收。发光学及应用国家重点实验室是国内最早、最全面的专门从事发光学及其应用研究的重点实验室。实验室现有固定人员77人，其中研究人员73人，技术人员3人，管理人员1人。其中研究员24人，副研究员27人，助理研究员22人，包括中科院院士1人，973首席1人，国家杰出青年基金获得者2人，万人计划“科技创新领军人才”1人，万人计划“青年拔尖人才”1人，优秀青年基金获得者1人。在2012年到2016年期间，本实验室的总体研究成果丰富，获得多个重要奖项，包括国家自然科学二等奖 1 项，其他省部级奖项7项。同时，本实验室在Chemical Review, Advanced Materials, Light: Science & Applications, Physics Review Letters等学术期刊上发表SCI 论文 446 篇，EI论文103篇，第一单位发表五年平均影响因子大于3的250篇，大于5 的论文 129 篇，大于10的15篇；第一单位发表的SCI论文被他引 5110 余次，有12篇论文被美国科技信息所(ISI) 的基本科学指标数据库（ESI）列为高引用论文(Most Cited Papers)。

发光学是凝聚态物理学的重要分支。1987年第8届国际发光学术会议上，将发光学研究领域的核心内涵拓展为研究凝聚态物质中与激发态相关的全部物理过程（Luminescence－Excited State Processes）。发光学已成为认识与揭示凝聚态物质中的激发与能量转换过程客观规律的基础理论和基本方法。伴随着科学技术的高速发展，发光学与应用的结合变得越发紧密，并正在由基础物理科学向着与材料科学、信息科学、化学科学、生命科学、能源科学等多学科交叉的方向发展。发光学已成为研究、探索与发展高效发光、激光、光电显示、光电转换等新型光电功能新材料、新器件与新技术的理论基础与研究手段。并在光源新技术和信息显示新技术等产业领域起着引领和先导作用。

发光学及应用国家重点实验室面向国家重大战略需求、国家安全和发光学发展前沿，致力于运用发光学的基本理论和研究方法，与新材料、新器件、新技术等高技术研究紧密结合，解决国家在发展高效节能发光光源新材料、新器件，高效激光光源新材料、新器件，新一代信息显示新材料、新器件，高效光电探测与光电转换新材料、新器件等领域中存在的重大科学问题与核心技术问题，使我国在相关领域研究达到国际先进水平。实验室长期坚持协调布局基础研究和高技术研究，并为促进国家发光学及应用领域的科学发展、技术进步发挥了重要作用。实验室在大功率半导体激光器及其应用、宽禁带半导体的发光与激光、稀土发光物理等研究领域都取得了一系列突破性研究进展。所取得的研究成果在国际上受到同行专家的广泛关注，在国内引领了相关学科的快速发展。

以发展新型、高效、环境友好的半导体发光与探测材料和器件为目标，开展宽禁带Ⅱ-Ⅵ族ZnO基、GaN基半导体的发光、激光与光电探测材料、器件以及光电激发过程与能量转换过程研究，突破制约其发展的核心问题；开展InGaAs短波红外波段光电探测器材料、器件及物理过程研究；开展高端CMOS传感器研究。

1.宽禁带II族氧化物紫外发光与激光

半导体材料研究的突破整体上推动了近现代社会科技的进步。而带宽度大于2.2eV的第三代半导体具有更高的击穿电场、热导率、电子饱和速率及抗辐射能力等优越特性，代表着半导体科技的未来。在光电子领域，GaN基蓝光高效发光二极管技术的突破使白光二极管技术走向成熟，由此开辟了人类照明的高效节能新时代。目前，由于高效短波光源在高精度激光加工、生物、医疗、环保等国民经济各领域的重要应用前景，开发短波深紫外发光及激光二极管成为第三代半导体光电材料发展的前沿课题。

对于深紫外波段发光和激光二极管的开发，GaN和ZnO均具有较宽禁带宽度（~ 3.4 eV），即对应着365 nm附近的近紫外发光，因而是很好的候选材料。在分别掺入Al和Mg后，这两种半导体材料（AlxGa1-x N和MgxZn1-xO）的带隙可进一步加宽到接近AlN 的6.2 eV和MgO的7.8 eV。但是，两种材料一直存在着P型掺杂难题，即缺乏高效P型材料导致高效PN结发光二级管难以制备。

GaN和ZnO基半导体P型掺杂难题的根源在于其特殊的电子能带结构，即较低的价带顶和导带底。这导致材料掺杂后，电子的施主能级一般较浅，容易激活形成N型载流子；空穴的受主能级多数较深，很难激活形成有效的P型载流子。并且，由于N型施主活跃，很容易补偿破坏掉材料中形成的P型受主。早在60年代，科研人员在GaN高效PN结研究中，即遇到了其P型难于掺杂的挑战，以至于当时世界各地放弃了它的发光二极管研究。但是，日本的赤崎勇等人知难而进，经过二十余年，找到了解决其P型掺杂难题的方法，实现了高效蓝光LED，并因此获得了2014年的诺贝尔物理学奖。但是，高铝组分AlxGa1-xN和ZnO的价带底比GaN更低，曾经适用于GaN的简单替代掺杂模式已经失效，能否解决它们的P型掺杂难题已经成为高效深紫外波段发光和激光二极管能否实现的关键。

对这一世界性的P型掺杂难题，实验室团队取得突破性进展，提出了能够抑制施主补偿作用的复合掺杂新策略，为彻底解决宽禁带半导体的P型掺杂难题指明了方向。该团队研究发现表面极性对材料的掺杂生长有重要影响，由此提出了能够抑制施主补偿作用的P型掺杂新策略，即：通过极性表面的约束生长降低受主形成能，保持施主亚稳态来抑制施主补偿作用，之后经触发越过势垒激活为受主稳定态。该团队，以N掺杂ZnO为例，澄清了其P型电导来源，并实现了ZnO的高效电泵同质PN结发光。

基于在宽禁带半导体P型掺杂研究方向取得的突出学术成果，该团队获得了《国家自然科学二等奖》和《吉林省自然科学一等奖》各一项；团队成员分获2014和2015年度国家杰出青年科学基金资助。

2.面向光电成像工程应用的光电探测材料与器件

光电探测材料与器件是光电成像技术发展的基石，在国家重大战略需求中具有重要地位。根据探测材料不同，光电成像探测器可分为：基于第一代半导体Si材料的CCD，CMOS探测器，主要用于可见光波段成像；以InGaAs、InSb、HgCdTe为代表的窄禁带第二代半导体焦平面探测器，主要用于红外波段成像；以GaN、SiC、ZnO为代表的宽禁带第三代半导体焦平面探测器，主要用于紫外波段成像。五年中实验室面向国家重大战略需求和科学技术发展前沿，深入系统地开展了光电探测材料与器件的研究，成功研发了系列航天级Si-CMOS成像探测器、高质量紫外探测器。

（一）面向国家重大战略性需求，研发Si基高性能CMOS成像传感器

我国航天观测所需的高性能可见光图像传感器长期依赖进口，且高端芯片技术受西方国家严格封锁。即使到2016年，美国商务部的商业管制清单中依然明确把航天级响应波段300nm-900nm、像元数>2048的焦平面探测器列为禁运，这极大地制约了我国可见波段成像技术的发展。为打破技术封锁，解决我国对自主研发航天级可见光成像探测器的需求问题，实验室于2012年引进“百人计划”学者王欣洋研究员开展Si基CMOS图像传感器的研究工作。

（二） 面向国际前沿，研制基于AlGaN、ZnMgO第三代半导体材料的日盲紫外光电探测器件

可见光成像会受太阳辐射的干扰，但由于臭氧吸收，200～280nm的太阳辐射无法到达地表，这提供一个没有太阳辐射干扰的日盲紫外波段。基于第三代半导体AlGaN、ZnMgO等材料的日盲紫外光电探测器件具有体积小、全固态、本征日盲、能耗低、抗辐射性强等优势，在导弹告警等方面有着重要的应用。

原创上转换纳米光开关首次实现癌症诊断和治疗精准调控2018-03-30

研制出具有高效近红外吸收/发射的碳纳米点2018-03-27

上转换纳米材料光子动力学精准调控获得突破性进展2018-03-27

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研制出可见区全谱段荧光碳纳米点及其复合荧光粉2017-12-29

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吉林省科技进步一等奖-无铝量子阱大功率半导体激光器及激光列阵模块2014-11-21

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