目前，在近红外波段中普遍采用InGaAs/InP雪崩光电二极管（APD），但这类APD存在增益带宽积小和等效噪声高等问题，而InGaAs/Si APD采用电子、空穴离化系数极低的Si材料作为倍增层，在一定程度解决了上述问题，但其制造过程涉及Si电荷层的离子注入和高温退火激活，该过程工艺复杂、杂质分布不均匀、成本高。因此，本研究采用刻蚀技术在Si倍增层内制备凹槽环，并在凹槽环内填充不同介质对InGaAs层及Si层内的电场进行调控，构建无电荷层InGaAs/Si APD器件模型。结果表明，在凹槽环内填充空气或SiO₂可获得高性能的InGaAs/Si APD。该研究结果可为后续研制工艺简单、性能稳定、低噪声的InGaAs/Si APD提供理论指导。

基于180 nm标准CMOS工艺, 设计了一种能够有效提高光子探测效率的双电荷层结构的单光子雪崩二极管.该器件结构采用P电荷层和逆行掺杂的深N阱形成PN结, 选取不同的P电荷层掺杂浓度, 对击穿电压进行优化, 当P电荷层浓度为1×1018cm－3时, 击穿电压为17.8 Ｖ, 电场强度为5.26×105 V/cm.进一步研究发现N电荷层的位置会影响漂移电流密度和扩散电流密度.当在深N阱与N隔离层交界处掺杂形成N电荷层, 即N电荷层掺杂峰值距离器件表面为2.5 μm时, 器件性能最优.通过Silvaco TCAD仿真分析得到：在过偏压1 V下, 波长500 nm处的探测效率峰值为62%, 同时在300~700 nm范围内的光子探测效率均大于30%.

实验证明薄膜体声波谐振器(FBAR)用于检测伽马辐照是可行的,但未对敏感机理进行深入研究。针对这一问题,根据两种不同的FBAR结构,提出了不同机理来解释FBAR在伽马辐照下谐振频率偏移的原因。其中结构一FBAR为四层叠层结构(金属层-压电层-氧化层-金属层),伽马辐照之后,会在辐照敏感层(氧化层)形成一个电压,相当于给压电层施加了一个直流电压,从而使谐振频率发生偏移; 结构二与结构一不同的是,结构二FBAR在氧化层和压电层之间有一半导体层,辐照之后在氧化层中形成的电压改变了半导体的表面势,使半导体空间电荷层电容发生改变,从而改变谐振频率。通过仿真得到两种不同机理的结果,并与相关文献的测试结果对比,发现频率偏移的趋势和频率偏移量的数量级是相同的,因此提出来的两种机理是可行的。

从电磁场理论出发，给出了发射电子为单能条件下系统电磁脉冲(SGEMP)空间电荷层振荡特性的解析求解方法，得到了空间电荷层的振荡频率和振荡幅度的解析式，其结果与用等离子体理论求解得到的结果一致。通过本文的研究工作，可以进一步认识发射电子为单能条件下SGEMP 中的空间电荷层问题，该问题可以分别用电磁场理论和等离子体理论处理。

设计并研制了一种新的直脊波导集总型电吸收调制器——集总型双耗尽电吸收调制器(DEAM)。同时，作为实验对照组，还制备了一种普通有源区结构的电吸收调制器(NEAM)。两种器件的测试结果对比分析表明，DEAM的电容明显要小于NEAM。脊波导长度为250μm，宽度为2.5μm的DEAM在-3V偏压下电容为0.225pF，对应的调制带宽估算为28.3GHz；1550nm输入波长条件下，DEAM在偏压为-1V至-2V之间调制效率最大，达到10dB/V，而-3V、-6V下的调制深度分别为22dB和26dB，满足40Gbit/s光纤通信要求。