随着半导体产业技术的不断发展,各种各样的半导体材料不断涌现。镓、铟半导体合金作为半导体材料的重要角色,在太阳能电池,光电器件,超高速器件,微波器件等领域都有着广泛的应用。在半导体电子器件中,俄歇复合是影响器件性能的一个重要因素。经研究发现俄歇复合效应会大大限制光电子器件的运行效率与热稳定性,成为光电子器件发展的瓶颈。本论文从半导体的电子能带结构入手,将具有高自旋轨道劈裂能的Bi原子掺杂到镓/铟本征合金中,提出了抑制俄歇复合效应的可行性。同时也论证了四元化合物InAsNBi在超晶格红外探测器中的应用潜质。本论文的主要研究内容包括:(1)借助能带反交叉理论,研究了镓/铟化合物半导中掺入N,Bi原子的电子能带结构性质变化。由于△SO与Eg的相对大小是衡量半导体光电子器件运行效率和温度稳定性重要指标。首先分析了镓化物和铟化物的掺铋影响,计算了自旋轨道劈裂能Aso和带隙Eg随掺Bi浓度的变化关系,研究结果表明,Bi杂质态与本征半导体价带相互作用导致价带的分裂,进而导致带隙的减小。为了进一步提高半导体能带的调控范围,计算并研究了四元合金InPNBi,InAsNBi的能带结构。在计算四元合金的过程中,考虑了衬底对半导体材料能带偏移所带来的影响。计算结果显示InAsNBi在N的浓度超过2.2%,Bi浓度大于5%时候可以抑制俄歇复合效应。(2)计算并对比研究InAsNBi/GaSb超晶格结构的多量子阱能带结构与传统的InAs/GaSb二类超晶格结构。计算选择使用能够抑制俄歇复合的InAsNBi材料去替换超晶格结构中的InAs层材料。对比研究了替换前后超晶格的电子能带变化。计算显示InAsNBi/GaSb超晶格能够保持InAs/GaSb器件所具有的截止波长,在红外探测器应用上将会有更广阔的应用前景。