量子混沌是二十世纪七十年代伴随着经典混沌与量子力学的蓬勃发展而出现的一门新兴学科，其主要研究内容是：阐明在经典世界里普遍存在的混沌现象，在量子力学里有哪些表现形式?经过数十年的发展，人们在量子混沌的研究中取得了一系列丰硕的成果，发现了三类与经典混沌有关的量子现象：非定态波函数的时间演化特征、能级分布的统计特征及能量本征波函数的形态特征，初步显现了量子混沌这门新兴学科的旺盛生命力。得益于激光技术的发展，在过去的数十年中，高激发态原子在磁场中的非线性行为一直是量子混沌研究中实验与理论结合的典范。然而，关于凝聚态体系中杂质原子的混沌状态或混沌状态的可能性，国内外均未见任何报道，对其混沌行为的研究长期处于空白状态。在本论文中，以高纯单晶硅中的类氢浅杂质磷为对象，采用具有超高灵敏度与光谱分辨率的光热电离光谱技术，研究了杂质电子在磁场作用下的各种量子混沌效应。具体研究内容包含以下两部分：　　 (一)半导体中类氢浅杂质在磁场作用下的准朗道共振现象研究。通过采用高纯度掺磷n型单晶硅样品，避免了杂质原子间的相互作用，实现了对孤立杂质原子量子混沌效应的研究。通过扫描样品在不同磁场下的光谱响应，我们在磷杂质零场电离阈值附近的高能区观察到了代表杂质电子量子混沌运动的准朗道共振现象，并通过B‖k‖<111>与B‖k‖<100>两种不同实验配置的选择，研究了硅能带各向异性对杂质电子量子混沌动力学的影响。理论上，通过有效质量近似及类氢模型的使用，把针对真实原子体系的闭合轨道理论推广到了各向异性固体环境中的杂质原子体系，并通过数值计算的方法找出了与杂质电子准朗道共振现象相关的各种闭合轨道，从理论上对杂质原子的准朗道共振行为作了很好的解释。　　 (二)半导体中杂质电子量子混沌运动的能谱统计学研究。得益于高纯样品的使用及光热电离光谱技术的超高灵敏度与光谱分辨率，从实验上分辨出了高纯硅中磷杂质的一系列杂质能级，并在此基础上用能谱统计的方法开展杂质电子量子混沌效应的研究。先后统计了反映系统能级间近程关联性的最近邻能级间距分布与反映系统能级间远程关联性的谱刚度，对不同磁场下的光谱，两个统计量均给出了相一致的结果。通过对积分的最近邻能级间距分布的拟合，精确得出了反映系统混沌程度的Brody参数q。对B‖k‖<111>与B‖k‖<100>两种不同实验配置，详细比较了这两种配置下系统混沌度随磁场变化关系的异同，并通过硅晶格中杂质电子有效质量的各向异性对这两种配置下的差异进行了很好的解释。