本学位论文针对中红外波段AlGaAsSb／InGaAsSb多量子阱激光器和InGaAsSb PIN探测器的特点和存在的问题，对激光器和探测器的器件物理、器件工艺、器件性能表征进行了深入系统的研究，取得了如下结果： 采用6带尼k·p模型计算了2μm InGaAsSb／AlGaAsSb应变多量子阱的能带结构，分析了应变量子阱的价带色散关系，在此基础上计算了多量子阱激光器的增益谱，系统研究了应变、阱宽对增益谱的影响，得出提高应变或减小阱宽能提高激光器增益的结论，并对此给出了物理解释。结合材料生长条件，对激光器的有源区进行了优化设计，为激光器的研制打下了基础和提供了理论依据。 对2μm InGaAsSb／AlGaAsSb激光器的波导层进行了研究，应用传递矩阵法和有效折射率法计算了平板波导的光限制因子，结合光场的近场分布和远场分布，进行了加宽波导优化设计，得出0.3-0.5μm的波导层是较合适的选择的结论，应用于激光器材料结构设计与生长。 深入研究和分析了InGaAsSb PIN探测器的暗电流机制和R₀A因子，计算过程考虑了Auger复合、产生复合、表面复合、隧穿复合等机制，重点研究了探测器的表面复合速度的影响。通过计算发现，探测器表面的复合速度S对探测器的暗电流、R₀A因子有着显著的影响。从理论上预计：如果对探测器表面进行钝化处理，降低表面复合速度，则可大大提高探测器的性能。 研究了GaSb材料的腐蚀机理并改进了腐蚀工艺，针对锑化物材料体系的特点，首次发展了中性（NH₄）₂S钝化溶液，比传统的碱性溶液取得了更好的钝化效果。 研究了PECVD低温生长Si₃N_X和剥离等关键工艺过程，改进并确定了有特色的完整的器件工艺流程，为制备高性能的激光器、探测器打下了基础。 自主开发了全息光栅工艺，对光刻胶、显影控制、周期控制，占空比控制等关键工艺环节进行了研究，在不同材料上成功制备出周期严格可控、深度和占空比可调的光栅，为研制DFB激光器打下了基础。 成功制备了两种结构的2协m InGaAssb/AIGaAssb激光器。平面结构的激光器能在室温脉冲下工作，最高激射温度达340K，室温下的阂值电流密度为1 .SKA/clllZ，在220K到340K之间的特征温度T（）为90K。激射谱为多模，波长为2.01“m。脊波导结构的激光器实现了室温连续工作，最高激射温度达65“C，20oC下闻值电流密度为557A/c mZ，串联电阻为1 .sn，特征温度为88K，室温下外微分量子效率为32%。 采用困H众s溶液对InGaAssb PIN进行了钝化处理，减小了器件的反向暗电流，RoA因子得到显著提高。探测器的光电性能得到很大改善，峰值探测率D‘、。由钝化前的4.SXlogemHZ’理/w提高到钝化后的l.ZXlo’oemHZ’‘Zzw，响应度Rbb‘由钝化前的37V/W提高到钝化后的256V/W。 首次对硫钝化及其失效机制和抑制途径进行了有特色的研究。利用XPS测试分析了硫钝化的机制，研究了硫钝化中的成键情况，对钝化的物理化学过程进行了阐释;利用PECVD低温生长si3N、薄膜的方法大大减缓了光氧化作用，有效阻止表面再次氧化，防止了硫钝化的退化失效。