在GaAs基GaInP/AlGaInP单量子阱结构外延片上分别使用磁控溅射设备生长ZnO薄膜和等离子增强化学气相沉积设备生长SiO₂薄膜，以ZnO介质层作为Zn杂质诱导源，采用固态扩Zn的方式对激光器进行选择性区域诱导以制备非吸收窗口来提高器件的腔面光学灾变损伤阈值，从而提高半导体激光器的输出功率和长期可靠性。在580~680 ℃、20~60 min退火条件下对Zn杂质诱导量子阱混杂展开研究，实验发现，ZnO/SiO₂或ZnO/Si₃N₄复合介质层的采用比单一Zn介质层的杂质诱导蓝移量大，且在680 ℃、30 min的条件下获得了最大55 nm的蓝移量。分析结果表明，介质层所施加的压应变会将外延片表面GaAs层中Ga原子析出，促使Zn原子进入外延层中以诱导量子阱混杂。通过测量光致发光光谱发现发光强度并没有明显下降，可为后期器件制作提供借鉴。

本文利用分子束外延（MBE）技术成功生长了GaAs/AlGaAs 非均匀量子阱红外探测器材料，并对相关微结构作了细致表征。分析比较了非均匀量子阱结构和常规量子阱红外探测器性能差异，并对比研究了不同势阱宽度下非均匀量子阱红外探测器的性能变化。通过高分辨透射电子显微镜（HRTEM）结合能谱仪（EDS）对非均匀量子阱红外探测器材料微结构进行了分析，并利用二次离子质谱仪（SIMS）对非均匀势阱掺杂进行了表征。结果表明，该量子阱外延材料晶体质量很好，量子阱结构和掺杂浓度也与设计值符合较好。成功制备了单元量子阱红外探测器，研究结果表明：对于非均匀量子阱红外探测器，通过改变每个阱的掺杂浓度和势垒宽度，可以改变量子阱电场分布。与传统的均匀量子阱红外探测器相比，其暗电流显著下降（约一个数量级）。在不同阱宽下，非均匀量子阱的跃迁模式发生改变，束缚态到准束缚态跃迁模式下（B-QB）的器件具有较高的黑体响应率以及较低的暗电流。

利用磁控溅射和金属有机化学气相沉积方法在c面蓝宝石衬底上生长了深紫外Al_0.38Ga_0.62N/Al_0.55Ga_0.45N多量子阱结构，并对其荧光（PL）谱进行了测量。其PL谱的激发密度依赖性测量结果表明，该量子阱的辐射过程包含了局域载流子的散射、极化场的屏蔽和局域态的填充效应；其PL谱的温度依赖性测量结果则表明，该量子阱的辐射过程包含了局域载流子的弛豫、局域载流子的热激发和自由载流子的常规热化效应。这个现象（即多种辐射复合过程的存在）在低温和弱激发测试条件下尤为显著，并且表现出该量子阱结构具有显著的局域深度非均一性和载流子的局域效果，是浅局域载流子的散射效应和深局域态的载流子填充效应共同作用所致。在较低的温度范围内，随着温度升高，该量子阱的辐射过程是由浅局域载流子的弛豫效应和深局域载流子的热激发效应共同作用的结果。这些行为被归因于阱宽起伏所诱发的局域深度的非均一性和载流子的局域效果。

InGaAs/AlGaAs多量子阱（MQWs）作为一种常见的Ⅲ?Ⅴ族外延材料，通常应用于半导体激光器和太阳能电池等领域。然而，由于量子阱的势阱层和势垒层生长温度不同，铟原子的偏析和多量子阱生长质量较差等问题尚未得到很好的解决。本文设计了一种砷化镓（GaAs）材料作为插入层（ISL），并用于InGaAs/AlGaAs MQWs的结构。PL、XRD、AFM测试表明，GaAs插入层保证了MQWs结构中更多的辐射复合，阻止了铟原子的偏析。但GaAs插入层的引入也会产生“局域态”，影响量子阱的发光性质。本研究可以加深对InGaAs/AlGaAs多量子阱辐射复合机制的理解，并且对引入GaAs插入层的InGaAs/AlGaAs多量子阱发光性质的研究具有重要意义。

腔面光学灾变损伤是导致高功率量子阱半导体激光器阈值输出功率受限制的关键因素。通过量子阱混杂技术调整半导体激光器腔面局部区域处有源区材料的带隙宽度，形成对输出光透明的非吸收窗口，可提高激光器输出功率。本文基于InGaAs/AlGaAs高功率量子阱半导体激光器初级外延片，以外延Si单晶层作为扩散源，结合快速热退火方法开展了杂质诱导量子阱混杂研究。探索了介质层生长温度、介质层厚度、热处理温度、热处理时间等条件对混杂效果的影响。结果表明，50 nm的650 °C低温外延Si介质层并结合875 °C/90 s快速热退火处理可在保证光致发光谱的同时获得约57 nm的波长蓝移量。能谱测试发现，Si杂质扩散到初级外延片上的波导层是导致量子阱混杂效果显著的关键。

超辐射发光二极管（SLD）具有高功率、宽光谱和低相干性等光学特性，在光纤通信、工业**、生物影像和痕量气体检测等领域具有极高的应用价值。本文聚焦于SLD的输出功率与光谱宽度特性，综合评述了量子阱、量子点近红外SLD与量子级联中红外SLD的研究进展。详细介绍了InP基量子短线、混合量子点量子阱与异维量子点量子阱等新型有源结构，以及量子点掺杂与区域混杂等相关工艺技术。最后，概述了SLD的应用前景，并对SLD的潜在研究方向和技术发展应用趋势进行了展望。