本文利用分子束外延技术在GaAs（211）B衬底上外延CdTe（211）薄膜，系统研究不同工艺条件对CdTe 外延薄膜的表面形貌和光学性质的影响。研究表明，在一定的生长温度下，在Te气氛下生长CdTe薄膜，增加CdTe：Te的束流比，可显著降低CdTe表面金字塔缺陷的尺寸和密度，当CdTe 和Te束流比为6.5时，金字塔缺陷几乎消失，材料的表面平整度显著改善，X射线衍射（XRD）也表明CdTe晶体质量显著提高。进一步的拉曼光谱表明，随着CdTe和Te束流比的增加，Te的A₁峰减弱，CdTe LO和TO声子峰强度比增强。低温光致发光光谱（PL）研究也表明随着CdTe和Te束流比的增加，Cd空位的减少可以使与杂质能级相关的深能级区域的峰强降低，与此同时和晶体质量相关的自由激子峰半峰宽减少，材料的光学质量明显改善。该研究为探索CdTe/GaAs外延材料的理想的工艺窗口以及相关机理，并为进一步以此为缓冲层外延高质量HgCdTe材料提供基础。

采用溅射法制备了n型碲化镉薄膜。研究了不同沉积时间制备的n型碲化镉薄膜的形貌、结构和光学性质，以及薄膜厚度和退火工艺对n型碲化镉薄膜光电化学特性的影响。实验结果表明，溅射时间为25 min的碲化镉薄膜具有较好的PEC性能。退火工艺可以提高沉积的n型碲化镉薄膜的光电化学性能。当用饱和氯化镉溶液涂覆碲化镉薄膜并在真空中400 ℃退火时，n型碲化镉薄膜的光电化学性能最佳，光电流达到301 μA/cm²。

采用分子束外延技术（MBE）制备了碲化镉（CdTe）原位钝化的中波碲镉汞（HgCdTe）材料。原子力显微镜（AFM）和扫描电子显微镜（SEM）测试结果表明，分子束原位外延的CdTe可见cross-hatch，表面粗糙度为1~2 nm，CdTe和HgCdTe界面结合紧密。微波光导测试结果显示，77 K时，与表面处理后非原位CdTe钝化的HgCdTe材料相比，CdTe原位钝化的HgCdTe材料的少子寿命较大。制备了分子束外延CdTe原位钝化的中波HgCdTe光伏器件，和相同材料上的非原位CdTe/ZnS双层钝化制备的器件I-V特性相似。

高质量半导体薄膜是制备高性能光电器件的基础，其光电子性质很大程度受衬底所制约，实验检测薄膜下衬底性质，有助于薄膜生长优化。然而，表面薄膜覆盖后的衬底特性检测通常受到严重制约。报道一种傅里叶变换拉曼光谱方法，利用低光子能量红外激发光的深穿透特性，降低薄膜影响，有效获取薄膜下半导体衬底的拉曼散射信息。GaAs上外延CdTe薄膜演示分析表明，相对于常规拉曼光谱方法，CdTe薄膜拉曼散射被抑制而GaAs衬底信号得到显著增强，光谱信噪比超过70，可为半导体薄膜下衬底的实验测试乃至多层半导体纵向结构表征的有效新途径。

核壳半导体量子点材料因其在修复单量子点表面缺陷方面的特殊性能，极大地提高了量子点的光学性能而受到人们的研究。改进了CdTe核心的制作方法，使用小型三口瓶替代传统的小烧瓶作为反应容器，制备碲氢化钠，合成了不同核心尺寸、不同壳层厚度与不同壳层材料的10种CdTe/CdS、CdTe/ZnS核壳结构半导体量子点。对10种核壳结构半导体量子点材料进行紫外可见吸收光谱及荧光光谱测试，并分析其荧光特性。量子点在紫外可见波段的吸收光谱表明随着量子点尺寸的增大，吸收峰发生红移。通过实验结果与分析可推断出CdTe/CdS量子点荧光寿命和强度的不同是由于核心和壳层尺寸的不同量子点在I型和II型中相互转换；CdTe/ZnS的壳层厚度增加时，由于ZnS的壳层降低了核心外表的悬空键和表面缺陷态的数量，使电子空穴对复合机率加大，使得荧光峰位产生了红移。

CdTe核壳结构半导体量子点具有特殊的非线性光学和超快动力学特性，使其在太阳能电池、光电子器件、生物标记和光纤传感领域有着广泛的应用前景。主要研究了6种不同核心尺寸、不同壳层厚度CdTe/CdS核壳结构半导体量子点的非线性光学和超快动力学特性。在波长400 nm、脉冲宽度130 fs激光脉冲作用下采用Z-Scan技术测量了样品的非线性吸收和非线性折射系数。实验结果表明，CdTe/CdS核壳结构量子点的壳层厚度影响非线性吸收和非线性折射特性，非线性吸收和非线性折射系数均随壳层厚度增加而增大。核心尺寸主要影响非线性吸收特性，非线性吸收系数随核心尺寸的增大而减小。在波长400 nm、脉冲宽度130 fs、频率1 kHz、单脉冲能量400 nJ条件下采用飞秒时间分辨瞬态吸收光谱技术测量了样品的超快动力学特性，得到了瞬态吸收光谱和超快动力学曲线。结果表明漂白信号上升过程时间随壳层厚度的增加而变大。快过程衰减时间随着壳层厚度的增加而变大，同时随着核心尺寸增加而增长；慢过程衰减时间随着壳层厚度的增加而变大。研究揭示了CdTe核壳结构量子点的核心尺寸、壳层厚度对非线性光学和超快动力学的影响规律，为核壳结构量子点的制备和光物理特性研究提供了理论基础。