光子增强热电子发射(PETE)效应是近年提出的一种实现太阳全光谱高效光电转换的新概念技术。目前,对于PETE光电器件的研究还停留在理论研究层面,少有实验相关结果研究。本文基于PETE器件的基本结构与理论模型,围绕Ga1-xA1xAs/GaAs真空光电转化器件的结构设计与制备、光电发射理论研究以及温度相关的光电性能等方面开展了研究工作。首先设计和利用MOCVD技术生长了变组分变掺杂Ga1-xAlxAs/GaAs材料,再经过化学清洗和Cs/O激活等工艺,制备成阴极组件,并委托北方夜视微光重点实验室进行了铟封操作,最终获得Ga1-xAlxAs/GaAs真空光电转换器件。其次,在考虑变组分变掺杂结构的基础上,利用细致平衡理论和一维连续性方程,建立了 Ga1-xAlxAs/GaAs光电器件的PETE转化效率和量子效率理论模型。分析了阴极的变组分变掺杂结构以及温度等因素对光电转化的影响。理论结果表明,变组分变掺杂结构引入的内建电场可以加速光电子的表面输运,极大的提升器件的光电发射性能。最后,对制备的Ga1-xAlxAs/GaAs真空光电转换器件进行温度相关的光电性能测试。我们利用自行搭建的测试系统开展了不同温度下的光谱响应和能量分布实验研究,实验结果表明:随着温度的升高,长波响应逐渐上升,而短波处相反;同时不同波长的能量分布在温度增大的过程中,不断趋于一致,这是由于PETE效应开始增强。该实验证明了 Ga1-xAlxAs/GaAs阴极可以提升PETE效应,有利于光电转换。本文的工作是对新型光电转化途径的一种探索,对未来的太阳能利用有着重要意义。