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。

在自然界中，物体运动无处不在，随着智能汽车、6G移动通信的高速发展，对通信和运动探测传感融合的高集成度通感一体器件的需求日益增加。本文基于氮化镓多量子阱结构发光和探测并存的特点，提出了一种基于蓝宝石衬底外延生长氮化镓多量子阱材料的集成式光电子芯片，该芯片具有灵敏的运动探测功能及可见光通信功能。该光电子芯片发射器向运动的目标物体发射蓝光波段可见光信号，经目标物体运动调制的可见光信号反射回光电子芯片的接收器部分，激发变化的光电流。通过分析接收器的光电流变化，可探测以不同速度旋转的目标物体的运动情况，光电流曲线变化周期与目标物体旋转周期一致。本文还研究了光电子芯片的各项光电指标及可见光通信性能，该芯片可用作可见光通信系统的收发终端，可以处理和传输芯片采集到的运动探测信号。基于氮化镓多量子阱材料的光电子芯片是一种具有实用价值的高集成度通感一体终端器件。

针对高应变InGaAs/GaAs多量子阱中存在的局域态问题，利用金属有机化合物气相外延（MOCVD）技术，设计并生长了五周期的In_0.3Ga_0.7As/GaAs高应变多量子阱材料。通过原子力显微镜（Atomic force microscope，AFM）和变温光致发光（Photoluminescence，PL）测试，发现量子阱内部存在缺陷及组分波动的材料无序性表现，验证了多量子阱内部局域态的存在及起源。同时发现在不同测试位置，局域态在低温下对光谱的影响也不同，分别表现为双峰分布和峰位“S”型变化。这进一步说明材料内部无序化程度不同，导致局域态的深度也不同。依据温度?带隙关系的拟合，提出了包含局域态的多量子阱材料的电势分布，并揭示了局域态载流子和自由载流子的复合机制。并且借助变功率PL测试，研究了在不同激发功率密度下不同深度的局域态的发光特性。

金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法制备InGaN/GaN多量子阱结构时, 在GaN势垒层生长的N₂载气中引入适量H₂, 能够有效改善阱/垒界面质量从而提升发光效率。 本工作利用光致发光(PL)光谱技术, 对蓝光激光器结构中的InGaN/GaN多量子阱的发光性能进行了精细的光谱学测量与表征, 研究了通H₂生长对量子阱界面的调控效应及其发光效率提升的物理机制。 室温PL光谱结果显示, GaN势垒层生长载气中引入2.5%的H₂使InGaN/GaN多量子阱的发光效率提升了75%、 发光峰的峰位蓝移了17 meV、 半峰宽(FWHM)减小了10 meV。 通过功率依赖的PL光谱特征分析, 我们对InGaN/GaN量子阱中的量子限制Stark效应(QCSE)和能带填充(Band Filling)效应进行了清晰的辨析, 发现了发光峰峰位和峰宽的光谱特征主要受QCSE效应影响, H₂的引入能够大幅度降低QCSE效应, 并且确定了QCSE效应被完全屏蔽情况下的发光峰能量为2.75 eV。 温度依赖的PL光谱数据揭示了通H₂生长量子阱结构中显著减弱的载流子局域化行为, 显示界面质量提高有效降低了限制势垒的能量波动, 从而导致更窄的发光峰半峰宽。 PL光谱强度随温度的变化规律表明, 通H₂生长并不改变量子阱界面处的非辐射复合中心的物理本质, 却能够显著减少非辐射复合中心的密度, 有助于提升量子阱的发光效率。 通过时间分辨PL光谱分析, 发现通H₂生长会导致量子阱结构中更短的载流子辐射复合寿命, 但不影响非辐射复合寿命。 载流子复合寿命的变化特征进一步确认了通H₂生长对量子阱结构中QCSE效应和非辐射复合中心的影响规律。 综合所有PL光谱分析结果, 我们发现通H₂生长能够提高InGaN/GaN多量子阱的界面质量、 显著减弱应力效应(更弱的QCSE效应)、 降低限制势垒的能量波动以及减少界面处非辐射复合中心的密度, 从而显著提升量子阱的发光效率。 该研究工作充分显示了PL光谱技术对半导体量子结构发光性能的精细表征能力, 光谱分析结果能够为InGaN/GaN多量子阱生长提供有价值的参考。