半导体中平衡载流子对入射光的响应是半导体物理性质和器件应用的重要研究领域，其研究结果可直接应用于半导体电和光电器件，如红外探测器、发光二极管等。本论文主要研究了半导体砷化镓(GaAs)材料中电子与光子的交互作用以及光辐射下材料的电子学特性。　　 在光场作用下，半导体价带中的电子将被激发到导带，使得导带中电子和价带中空穴浓度增加。当入射光子能量较高时，激发到导带的电子将被加热。考虑到GaAs系统中载流子与入射光子的直接交互作用，从玻尔兹曼方程推导出质量和能量平衡方程；通过求解这两个平衡方程，得到光生载流子浓度和电子温度，进而研究光生载流子浓度和电子温度随入射光强度和频率的变化。　　 本论文发展和完善了一套用于计算在光场作用下电子运动的含时和微观过程的理论研究方法。研究结果表明：(1)当入射光子能量hv小于禁带宽度Eg时，价带中的电子不能从光场中得到足够的能量而被激发到导带，因此本征GaAs系统中没有载流子且电子温度为点阵温度；(2)当hv～Eg时，价带顶部的电子从光场中吸收能量而被激发到导带底部，此过程耗散掉电子从光场中吸收的能量，所以电子不会被加热且与点阵温度相差很小；光子能量越大，电子从价带跃迁到导带中的电子态就越多，光生电子浓度也就越大；(3)当hv>>Eg时，辐射光场只能激发价带中大K态的电子到导带中大K的电子态，根据能量分布特性，电子占据价带中大K态的几率较小，因此，被激发到导带中大K态的几率也小，且hv>Eg的部分能量将用于改变导带中电子的动量和能量，从而可显著加热电子；(4)当固定入射光频率时，随着辐射时间的增加，价带中的电子从光场中获得的能量越多，被激发到导带的光生电子浓度也越大。以上理论研究结果可直接用于解释和支持相关实验结果。