利用同步辐射光电子能谱技术研究了低Sr组分时Pb1-xSrxTe薄膜能带的移动规律,并计算了Pb1-xSrxTe/PbTe异质结中导带帯阶所占比率.当不考虑应力时,该异质结界面导带带阶比率Qc=ΔEC/ΔEg=0.71.当考虑应力时,PbTe能带发生L能谷与O能谷的劈裂,其导带带阶比率分别为QLC=0.47和QOC=0.72.Pb1-xSrxTe/PbTe异质结界面具有类型Ⅰ的能带排列结构,这说明Pb1-xSrxTe/PbTe型量子阱或量子点对电子与空穴都有较强的限制能力.该异质结能带帯阶的精确测量有利于该类三元系半导体异质结在中红外光电器件的研发和应用中发挥重要作用.

运用AFORS-HET软件对结构为TCO/ a-Si:H(n)/ a-Si:H(i)/c-Si(p)/μc-Si(p+)/Ag的太阳能电池的能带匹配进行了模拟。结果表明: TCO功函数与n层带隙宽度的匹配对于电池的填充因子与转换效率有较大影响。本征层与衬底之间的界面态使得电池的各项参数均降低,而两层之间价带补偿的增大可减弱界面态对于电池性能的影响。背场提高电池性能的主要原因是通过背场与衬底之间的电场来实现的,与两者之间的能带补偿关系不大。

采用分子束外延技术在(001)取向的InP衬底上外延生长了亚稳态的ZnxCd1-xSe/MgSe低维量子阱结构, 并通过光致发光和子带吸收方法, 分析其能带结构。在单量子阱样品制备过程中, 高能电子衍射强度振荡表明MgSe可以实现二维生长模式, 衍射图样证明其为亚稳态闪锌矿结构。通过引入厚的ZnxCd1-xSe空间层,抑制了MgSe垒层的相变,并能进一步提高样品的结晶质量, 得到高结晶质量的多量子阱结构。通过计算不同阱宽的能带与光致发光实验比较, 证明了ZnxCd1-xSe/MgSe的导带带阶为1.2 eV, 价带带阶为0.27 eV。 为了进一步验证其能带结构, 制备了电子掺杂的ZnxCd1-xSe/MgSe的多量子阱, 观测到半高宽很窄的中红外吸收。利用发光谱确定的带阶计算了量子阱中子带的吸收波长, 和实验结果非常吻合。设计了一种双量子阱结构, 计算结果显示, 通过利用量子阱中的耦合效应, 可以实现1.55 μm光通信波段的吸收。

利用Model-solid及Harrison两种模型计算不同势垒材料的InGaAs量子阱的能带偏置比，选择出适合于计算InGaAs量子阱能带偏置比的模型是Model-solid模型。讨论了引入应变、量子阱材料组分、势垒材料组分和禁带宽度对能带偏置的影响。结果表明，压应变的引入会增大禁带宽度，减小能带偏置；随着势阱材料组分和势垒材料组分的增加，能带偏置会逐渐增大，但能带偏置比并非一直随势垒材料组分的增加而增大；InxGa1-xAs/AlyGa1-yAs量子阱的Al含量y约为0.1是较佳值，In含量x小于0.2是较佳值。

从理论上探讨了红外子带间量子级联激光器向短波段发展的可能性及其根本性困难,用模型固体理论的基本假设、应变能带理论、非抛物性能带的经验二带模型、传播矩阵和分层逼近法,分析计算了以GaSb为衬底的InAs/AlSb,InAs/Al_0.6Ga_0.4Sb,和以InP为衬底的In_0.53Ga_0.47As/In_0.52Al_0.48As的带阶,及其所组成的量子阱在加和不加电场作用下的束缚态.发现其导带最大子带边能量差不可能超过其阱深的56%～62%,而且受到导带间接能谷的限制而进一步减小.设计提出了迄今发射最短波长为2.88μm的由25个周期共250个耦合量子阱组成、外加电场为100kV/cm的子带间量子级联激光器的结构方案.