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迅速发展的网络技术和光纤通信技术对新一代光电子器件的需求,驱使长波长（1.3μm和1.55μm）垂直腔面发射激光器（VCSEL）成为了研究的热点。本论文针对长波长垂直腔面发射激光器当前所面临的一些关键技术问题,进行了多方面的探索研究,取得了如下创新性结果;1)建立了台面腐蚀、表面钝化、电极图形制作、欧姆接触、光学膜等VCSEL器件工艺流程,使用HBr∶HNO3∶H2O腐蚀液制作出了较理想的台面单元,另p-InGaAsP与Ti-Au最优比接触电阻值可达6.49×10-5Ω·cm2。制作了1.3μm全外延VCSEL器件,将反射光谱测量与传递矩阵法模拟相结合,分析了其结构的高反射带和腔模等特性。测试了器件的光电特性,其在室温下发射波长为1.3μm,半峰宽为5.8nm,并对不同温度下的量子阱增益峰与光学谐振腔腔模位置的变化进行了分析。2)针对VCSEL器件中p型材料电阻大、发热厉害等缺点,研制了δ掺杂的AlInAs-InP隧道结结构,从而能够在VCSEL结构中采用n型材料代替p型材料。从理论上模拟了隧道结的电学特性,发现AlInAs-InP异质隧道结优于AlInAs或InP同质隧道结。制作出了面电阻率约为10-4Ω·cm2的AlInAs-InP隧道结,将其应用于1.3μm VCSEL结构中,发现开启电压减小,电致发光峰位置无变化。3)针对VCSEL器件中对于电流限制孔径的要求,我们研究了侧向湿法腐蚀和离子注入两种制作方法,重点研究了H+注入对InP材料和1.3μm面发射激光器结构的电学、光学性能的影响。离子注入后InP表面电学特性退化,在300℃以上退火后,材料表面回复较好,H+注入区电阻率约为InP体材料的104倍。接着,我们将离子注入工艺应用于1.3μm面发射激光器结构电流限制孔径的制作,通过比较电学特性得出450℃的最佳退火温度,并发现高温退火后电致发光强度增强。4)对在光纤通信的波分复用系统中具有重要应用前景的可调谐长波长VCSEL进行了初步探讨。对基于InP/空气隙的可调谐长波长VCSEL的挠度、调谐光谱等特性进行了理论分析;研究了采用不同溶液制作InP/空气隙的侧向腐蚀工艺,对腐蚀速率、晶向选择性、表面形貌进行了分析;研究了可调谐VCSEL制作中的粘附释放工艺;制作完成了InP/空气隙结构,并采用微拉曼光谱来分析其应力分布情况,证实了制作工艺的可靠性。在攻读博士学位期间,还对p型GaAs材料在远红外波段的光学特性进行了研究。