低维结构材料在物理特性研究和新型器件应用领域越来越受关注，特别是二型异质结的电子能带结构，其电子和空穴的物理分离引入很多独特的物理效应，并具备新型器件应用潜力。GaSb/GaAs量子点体系是典型的二型异质结结构，其空穴位于量子点中且具有很强的量子限域效应，而电子却弱局域在势垒层GaAs中。且量子点因具有与激子波尔半径相比拟的大小而具有量子限域效应，引起子能级间距增加，进而引起声子瓶颈效应而导致激子寿命很长、暗电流较小等物理现象，为此适合制作存储器、光电探测器等新型器件。　　 目前国际上GaSb QDs的生长主要是采用MBE、MOCVD等非平衡生长技术，虽然近平衡态生长的LPE技术可以提供高质量的外延层，但传统LPE技术在生长低维材料上受到限制。进而导致国际上采用LPE技术生长QDs的研究团队并不多见。本人博士阶段，基于自己搭建的全自动LPE设备，缩短了材料生长时间，最短可达0.5 ms，使低维结构材料的生长成为可能。基于LPE设备的升级和GaSb QDs生长专利技术的攻破，本博士课题在国际上首次实现采用LPE技术成功生长GaSb/GaAs QDs结构。进而采用FE-SEM、AFM、TEM、SPM、STM等表征手段全面分析了GaSb QDs的结构形貌特征;采用FTIR、Raman、PL、SE等细致地分析了QDs的非线性光学特性;采用8带k·p理论分析QDs的应力场分布和电子能带结构;采用深低温强磁场的Hall测试、SPM、STM对QDs进行了输运特性分析;最后研制了三种结构的GaSb QDs红外探测器并初步具有黑体响应特征。本论文的主要内容如下:　　 1、全自动新型LPE系统的搭建与运行。介绍了全自动新型LPE设备的搭建原理和稳定运行步骤;设计“狭缝”型石墨舟以进一步降低量子点的生长时间;发明GaSb固溶体室温快速凝固的方法以顺利开展GaSb QDs的LPE生长实验。　　 2、 GaSb/GaAs量子点的生长与结构表征。采用LPE技术详细地研究了GaSbQDs的生长，并采用FE-SEM、AFM、TEM、SPM、STM等表征手段全面分析了GaSb QDs的结构形貌信息及各种参数效应和掺杂效应等。　　 其中，GaSb QDs的自组装生长是通过形状的改变释放弹性应力，是其表面能和弹性应变能相互制约的热力学平衡过程。当要求面密度大且需是小量子点时，可以采用低生长时间，例如0.5 ms，或1 ms，可为红外探测器研制设计生长等;而10 ms～1ms生长时间区间是量子点热力学活跃的区域，适合研究量子点生长热力学与动力学过程。4 ms量子点的统计尺寸是直径35nm、高度10nm，面密度～2.3×109 cm-2。量子点的Mn等掺杂效应明显，未退火激活就可实现量子点10 K的发光波长红移182 nm，而浸润层和声子辅助跃迁峰位没有移动。选区有序GaSb QDs的MBE生长也获得初步GaSb QDs的生长参数。　　 3、 GaSb/GaAs量子点的光学特性研究。采用FTIR、Raman、PL、PLE、SE等手段全面研究了二型异质结GaSb QDs的非线性光学特性，并获得了GaSbQDs的激子、声子与光子之间的相互作用关系。　　 其中，采用FTIR分析获得波数位置在670.84 cm-1、2361.83 cm-1处的吸收特性归因于GaSb QDs的原子振动。因量子限域效应的影响，从Raman光谱上只观察到GaSb QDs TO声子的拉曼位移228 cm-1，和体材料的声子位置一致，说明尺寸较大量子点的应力变小，影响声子位置可忽略。PL光谱在10K下QD、WL的激子发光分别在1.17 eV和1.35 eV，可以完美分辨，且从光谱上确认了量子点是S-K模式生长。低温WL层中出现声子拌线，且掺杂Mn元素后，其低温出现多声子拌线现象，即电声耦合增强。量子点的非线性光学效应，如其荧光峰强、峰位、半峰宽与温度的非线性关系以及半峰宽的非线性展宽等。覆盖层厚度差异可以建立能带模型解释量子点荧光猝灭现象。从SE分析上，建立GaSb QD球缺模型，分析量子点的相关峰位吸收、高临界点等光学性质。　　 4、GaSb/GaAs量子点的8带K·P理论计算。采用VFF模型分析量子点的应力场分布，基于此应力分布，采用8带k·p理论计算量子点的合金组分、量子点的尺寸大小、量子点的形状、环境温度等参数对量子点电子结构的影响和规律，计算结果与实验结果基本吻合。　　 5、GaSb/GaAs量子点的输运特性研究。对量子点体系进行了深低温强磁场分析，发现WL因是不完整的应力QW层而不能成为2DHG的输运通道，GaAs因表面氧化而易呈现出表面反型层特征。且采用SPM和STM技术研究单个量子点的输运特性，得出GaSb/GaAs QDs体系的输运通道是GaSb QDs。并初步在GaSb QDs中体现了的量子库伦阻塞效应。　　 6、GaSb/GaAs量子点红外探测器的研制。对GaSb量子点红外光导型探测器，构建了三种器件结构。经黑体测试分析，LPE生长的GaSb量子点红外探测器初步具有黑体响应特征。