InAs/GaAs自组装量子点结构作为准零维材料,由于有量子限域效应,在基础物理研究和微电子光电子器件应用领域都具有重要的意义。目前InAs/GaAs量子点体系广泛用于激光器、太阳能电池和量子点红外探测器等领域。InAs量子点中载流子输运过程对器件的性能有着至关重要的影响。光致发光谱是一种无损伤、高效的研究半导体材料中的载流子复合和输运特性的检测方法。本论文主要通过测试InAs/GaAs量子点的光致发光特性和电学特性,分析量子点中的载流子输运特性,提出新的物理模型,并通过调节InAs/GaAs量子点的生长参数,扩展量子点的吸收波长,应用于太阳能电池中。具体的研究内容和实验结果如下:通过测试量子点大小呈现双模分布的3 ML InAs量子点在共振激发和非共振激发模式下的变温光之荧光发光谱,发现在非共振激发条件下,变温PL呈单峰且强度呈单调下降趋势,在共振激发条件下,出现双峰结构,随着温度升高,大的量子点PL淬灭较快,小的量子点淬灭较慢,推测在InAs量子点内的共振激发载流子不能在不同量子点之间进行输运,而是倾向于弛豫到基态进行辐射复合发光。在10个周期的InAs/GaAs量子点两侧加入n-n结和p-n结结构,同时测量光致发光谱和短路电流,发现具有p-n结结构的样品在短路条件下,光致发光谱淬灭,同时测量短路电流,在150 K下,有2.82 mA,估算量子点吸收系数可达104 cm-1,相比于文献中计算的吸收系数高将近100倍。在具有n-n结的量子点外加0.7 V偏压条件下,由于量子限制斯塔克效应,光致发光谱略有降低。由于两个样品本征区结构相同,具有p-n的量子点中载流子逃逸现象排除热电子发射和隧穿,因此本文提出新的物理模型,认为在p-n结短路条件下,共振激发载流子在内建电场作用下直接逃逸出量子点进入外电路,而不是弛豫到基态进行辐射复合。基于p-n结增强量子点的吸收系数的结论,设计和生长量子阱和量子点太阳能电池调整带隙,增加近红外波段的光吸收,其中InAs dots-in-well量子点太阳能电池可以调整带隙到约1.0 eV,吸收波长到1300 nm,电池的J-V特性曲线显示InAs dots-in-well量子点太阳能电池短路电流相比于GaAs标准p-i-n电池增加了37.8%。InAs dots-in-well量子点太阳能电池有望改善多结太阳能电池的设计中的电流阻塞效应,在多结太阳能电池的设计中具有广阔的应用前景。