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学位论文以两类Ⅲ-Ⅴ族半导体红外光电器件：P-I-N型InGaAs/InP红外探测器和GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器的核心功能结构为对象，应用扫描探针显微术(ScanningProbeMicroscopy，SPM)进行微区电学特性的高空间分辨测量，同时结合自主建立的数值分析模型，考察对器件结构关键性能起主导作用的载流子空间分布特征，为设计、优化半导体红外光电器件提供微观分析手段和器件物理支持。 扫描电阻分布显微术有着无可比拟的高空间分辨率(10纳米内)，这正是低维器件结构精细分析所需要的。其中，从实验测得的局域电阻(电导)中得到器件载流子浓度的可靠模型是必须的但是至今仍未建立。本次研究中，使用与载流子浓度相关的电流输运机制：热发射和热辅助隧穿，建立了模型来描述扫描电阻探针与半导体的肖特基接触。GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器的扫描电阻分布表征结果确认了模型的准确度与可靠性，最终，得到一种由实验测得的局域电导数值反推出量子阱中的载流子浓度的方法。达到目前红外响应量子阱中载流子定量分析的需求。 在另一方面，扫描电容显微术(ScanningCapacitanceMicroscopy，SCM)和扫描电阻分布显微术(ScanningSpreadingResistanceMicroscopy，SSRM)都适用于表征半导体二维载流子的分布，在本次研究中，应用解理面扫描电容显微术，对P-I-N型InGaAs/InP窗口区域选择性p型注入平面结进行了实验表征，得到了不同窗口宽度的纵向与侧向的扩散深度，结果表明了随着扩散窗口的尺寸变化，会对扩散深度产生影响。分析对于具有高占空比和量子效率的InGaAs/InP平面型大规模焦平面探测器的研制有着重要意义。