自旋轨道耦合作为自旋流产生及其调控的重要手段和自旋弛豫的重要影响机制，是半导体自旋电子学领域的研究热点。自旋光电流效应是研究半导体材料及其低维结构中自旋轨道耦合的有力手段。通过研究不同温度、电场、磁场等条件下的自旋光电流，人们可以进一步探索外场与自旋动力学的内在联系，为半导体自旋电子学的应用奠定基础。本文介绍了半导体自旋电子学领域的研究现状，并利用自旋光电流效应研究了GaAs基量子阱结构的自旋输运现象及其动力学机制。观测到了光致逆自旋霍尔效应、反常偏振光电流效应等现象，研究了非掺杂多量子阱中的自旋输运系数，最后我们介绍了自旋发光二极管中的自旋光电流。另外，通过线偏振光电流的实验，我们还探索到一些跟材料各向异性相关的物理效应（这里的线偏振光电流效应与自旋轨道耦合无关，并非本文研究的重点）。主要研究结果如下:　　1.研究了非掺杂InGaAs/AlGaAs多量子阱结构中的光致逆自旋霍尔效应(photo-induced ISHE)。首先，研究了非掺杂InGaAs/AlGaAs多量子阱结构中的自旋退极化。通过圆偏光产生自旋极化电子，利用光致逆自旋霍尔效应测量自旋极化电流，该效应也被称为光致反常霍尔效应(PAHE)。我们在低温（80-120K）低电场(50-300V/cm)下，观测到非常明显的自旋退极化。这种自旋极化光电子的自旋退极化来源于电场对自旋极化光电子的加热作用，并且在这种非掺杂InGaAs/AlGaAs多量子阱结构中自旋退极化对温度和电场更加敏感。其次，我们还研究了非掺杂InGaAs/AlGaAs、非掺杂GaAs/AlGaAs两种不同量子阱的光致逆自旋霍尔电流的各向异性，得到了四个不同晶向上的逆自旋霍尔光电导。不同晶向上逆自旋霍尔光电导的不同，一方面可能来源于不同晶向上的逆自旋霍尔系数不同，另一方面也可能来源于不同晶向上的自旋弛豫时间不同。虽然样品不同，但是测量到的逆自旋霍尔光电导有相似的地方，我们初步猜测两者很有可能来源于同一种本征机制。　　2.研究了非掺杂InGaAs/AlGaAs多量子阱结构中的反常偏振光电流效应。首先，我们研究了非掺杂InGaAs/AlGaAs多量子阱结构中的反常圆偏振光电流效应(ACPGE)。在室温下研究了ACPGE电流的光谱特性，发现ACPGE电流随光斑位置变化出现的极值点是不变的，也就是跟激发波长无关。由于自旋弛豫时间和热电子弛豫时间随激发波长的减小而迅速减小，导致了归一化ACPGE电流随激发波长减小而减小。研究ACPGE电流的光谱特性为深入研究ISHE奠定了基础。其次，我们观察到了非掺杂InGaAs/AlGaAs多量子阱结构中的反常线偏振光电流效应(ALPGE)。该效应来源于光学动量准直效应和光斑的非均匀分布。通过研究该效应的光谱特性，发现ALPGE电流随光斑位置变化出现的极值是不变的，也就是跟激发波长无关。由于动量弛豫时间和能量弛豫时间随激发波长的减小而迅速减小，导致了归一化ALPGE电流随激发波长减小而减小。　　3.讨论了不同激发波长和不同温度下的非掺杂InGaAs/AlGaAs多量子阱结构中载流子的自旋输运系数。由于PAHE和ACPGE均来源于量子阱结构的ISHE，在加电场和不加电场两种情况下，通过移动光斑，我们可以将两者区分开来。得到了自旋扩散系数与自旋迁移率的比值。从该比值的室温光谱图可以看出，在该材料中空穴的自旋扩散和自旋漂移已经变得跟电子一样重要了。研究并分析了该比值的温度依赖关系。　　4.研究了自旋发光二极管中的圆偏振光电流，观察到了无外加磁场下磁性金属磁畴对圆偏振光电流的自旋过滤效应。我们深入研究了圆偏振极化率与外加偏压以及温度的变化关系。初步建立了一个类似于遂穿磁阻的模型来解释我们的实验结果。我们初步认为i-GaAs量子阱的位置随内建电场增大虽然漂移速度增大，但较大的内建电场由于Rashba效应导致自旋弛豫加快，这可能是圆偏振极化率线性减小的原因;AlGaAs光电流有多个位置贡献，非常的复杂，可能主要由内建电场为0的位置贡献，也就是扩散起了主要的作用，随内建电场增大，内建电场为0的位置向铁磁金属靠近，扩散、漂移更容易，圆偏振极化率增大。另外随温度的降低，圆偏振极化率线性增大，这可能跟温度降低自旋弛豫时间增大密切相关。我们还得到了由磁性材料引起的平面内强烈的各向异性引起的线偏振光电流的实验结果，由于该部分内容与自旋无关，在本文中并未做详细的数据分析和讨论。