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近些年来，Ⅲ-Ⅴ半导体材料如GaAs(Sb，Bi)，因具有直接带隙、电子迁移率高、有效质量小等优异的光学和电学性质而受到人们广泛的关注。其带隙能量可以通过改变合金组分而连续可调，覆盖1.3μm和1.55μm两个重要的光纤通讯窗口。这使得GaAs(Sb，Bi)半导体材料成为制作高速低功率电子器件、近红外光子探测器、红外半导体激光器等器件的理想材料。此外，重元素Sb、Bi的掺入能强烈地扰动自旋轨道(spin-orbit)劈裂能量。基于强的Rashba自旋轨道相互作用，可以发展低电场调控的自旋电子学器件。本论文主要研究了GaAs0.44Sb0.56体材料和GaAsBi纳米线的红外光学和极化性质。具体内容如下: (1)自行设计和搭建了同时具有时间和极化分辨的微区拉曼/光致发光光谱测试系统，并且具有亚微米量级的空间分辨率。改进和发展了有效抑制半导体体材料或微结构的光调制反射光谱中光致发光背景干扰的方法。基于传统的光调制反射光谱测量装置，改进的方法利用消色差的光学缩束器来减小探测光的光束直径，进而被一个与光阑耦合的透镜收集。新的光谱测量系统既确保了探测光束的高收集效率又有效地抑制了光致发光背景干扰。与已报道的背景抑制技术相比，当前的光调制反射技术具有简单、经济和高信噪比的优点。 (2)采用光调制反射光谱、变功率光致发光光谱、时间分辨的光致发光光谱以及光学取向实验研究了快速热退火效应对GaAs0.44Sb0.56的红外光学和自旋极化性质的影响。随着退火温度的增加到600℃，载流子局域化能量和光学自旋探测效率相应增加。实验所观测到的自旋探测效率的提高是由于电子寿命的缩短和局域化增加所导致的自旋寿命的延长。我们的实验结果表明快速热退火是提高光发射波长在1.55μm的GaAs0.44Sb0.56半导体材料自旋探测效率的有效方法。 (3)利用金催化的分子束外延方法在GaAs衬底上生长了GaAs(Bi)纳米线。实验发现，Bi原子的掺入导致GaAs纳米线的晶体结构从2H到4H多型转变。4H多型的偏振拉曼光谱清晰地显示，能量位于～257.6 cm-1的A1声子模式在x(z，z)(x)实验配置下变为拉曼活性的。这个声子振动模式起源于闪锌矿型晶体结构的声子色散曲线的TO(A1)支在布里渊区的L点。与2H (WZ)型GaAs相比，GaAsBi纳米线的低温微区光致发光光谱观测到明显的红移，这是由于4H型晶体结构和Bi掺入所导致的合金效应。此外，GaAsBi纳米线的光致发光发射在垂直于纳米线生长轴方向呈现强烈的线偏振极化，这与理论预言的Γ9重空穴对称性相一致。温度依赖的光致发光发射能量表明，Bi原子的掺入有效地减少了GaAsBi纳米线的带隙温度敏感性，有利于未来的光电子应用。