磷化铟(InP)已成为光电器件和微电子器件不可或缺的重要半导体材料。采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波赝势方法, 计算了不同外电场作用下InP超胞的电子结构和光学性质。计算结果表明: 未加电场时InP的能隙值为0.876eV, 随着z轴方向的外电场增大, 该值逐渐减小, 当电场强度达到1.0×108V/cm时, InP的禁带宽度几乎为0。InP导带区域的总态密度随着外电场增大逐渐向费米面偏移, 态密度跨度变小, 而价带与导带的情况恰恰相反。外电场对介电函数虚部的影响主要体现在低能量区域(0~7eV), 而在较高能量区域内可忽略不计。外电场对InP吸收系数的影响主要集中在近红外波段。

基于碰撞离化理论研究设计了In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As电子倍增超晶格结构雪崩光电二极管，使用MOCVD外延得到实验片，经过工艺流片后进行封装测试。测试结果显示，具有超晶格雪崩区的电子倍增型APD器件，其暗电流可以控制在纳安级，光电流增益达到140，证明具有超晶格雪崩区的电子倍增型雪崩光电二极管具有很好的光电探测性能。

高温退火与Cs/O激活是形成负电子亲和势GaN光电阴极的外来诱因, GaN材料本身性能是影响阴极形成的内在因素。 针对均匀掺杂和梯度掺杂GaN 光电阴极在结构上的不同, 结合阴极在激活过程中光电流的变化规律和激活后的量子产额, 分析了均匀掺杂和梯度掺杂负电子亲和势GaN光电阴极性能的异同。 实验表明, 与均匀掺杂结构阴极相比, 梯度掺杂结构阴极在激活过程中光电流增速较慢, 激活时间相对较长, 激活成功后量子效率较高。 采用场助光电阴极发射模型可以很好地解释二者间存在的差异, 梯度掺杂结构中内建电场的存在增加了电子向阴极表面的漂移运动, 提高了电子到达阴极表面的几率。

对GaN的结构性质进行了介绍，研究了NEA GaN光电阴极的制备方法，利用MOCVD生长了p型掺杂浓度为1.6×1017cm－3发射层厚度150nm的GaN样品，在进行了GaN表面净化处理得到原子级清洁表面后，在超高真空系统中对GaN光电阴极进行了Cs/O激活，获得了NEA GaN光电阴极。利用实验室制备的多信息量测试系统对成功激活后的NEA GaN光电阴极进行了评估，结果显示：NEA GaN光电阴极的反射式量子效率达到了30%，透射式量子效率达到了12%。

利用自行研制的光谱响应测试仪对国产三代微光管进行了光谱响应测试，给出了三代微光管的光谱响应特性，利用曲线拟合方法估算了GaAs光电阴极材料的性能参数。结果显示该三代微光管的积分灵敏度约800μA／lm左右，所选GaAs材料的电子扩散长度为2．0 μm，与1．6 μm的阴极厚度相当，电子表面逸出几率为0．38，后界面复合速率为10⁶ cm／s。发现GaAs材料的扩散长度偏低，以及阴极的后界面复合速率太大是限制三代微光管光电发射性能进一步提高的重要原因。

利用在线光谱响应技术,对透射式GaAs光电阴极在高温激活和低温激活后的光谱响应特性进行了测试,计算并比较了高温激活和低温激活后阴极的积分灵敏度和光谱响应特性参数.结果发现,与高温激活相比,低温激活后GaAs光电阴极的积分灵敏度提高了13%,低温激活后阴极的截止波长和峰值波长均向长波有微小偏移.将已获得的测试曲线与铟封后的三代像增强器的光谱响应曲线进行了比较,结果发现铟封前后的光谱响应曲线存在明显差异.