要研究光电器件的工作机制和其中的基本过程,必须了解其内部各参数与器件外部特性间的联系,而其内部参数很难直接测量。所以,通过计算机模拟来研究器件的内部参数对外部特性的影响是个很好的思路。其方法是对研究的半导体器件建立或选用合适的模型,并对其抽象到相应的数学表述,然后用适当的数值方法开发计算机软件,并赋以器件模型参数:进行计算,得到器件特性及其内部的物理图象。由于光电器件涉及电学、光学,及光电相互作用,而且量子结构光电器件更加复杂,仅通过实验来获得最佳设计、开发新型器件比较困难,对量子结构光电器件的模拟仿真有助于人们在设计量子结构光电器件时,改变参量使器件在具体应用中达到最优化。本文首先分析比较了几种模拟仿真软件(Apsys,Silvaco ATLAS及AMPS-1D)对量子结构建模仿真的可行性。主要研究内容:对量子阱红外探测器进行理论计算与分析,通过Apsys软件,并赋以器件模型和参数进行数值计算,得到器件特性及其内部的物理图象,分析了势垒宽度、势垒高度、量子阱数等对量子阱红外探测器的影响;分析了不同材料体系QWIPs的能带结构、吸收谱、暗电流、响应率等器件性能参数。研究证明InGaAs/GaAs材料系统相对于AlGaAs/GaAs材料系统拥有较小的俘获几率和更高的光导增益及光吸收系数,所以表现出更高的响应率,也显示了GaAs势垒更优秀的电子传输特性。此外,借助计算机模拟工具Analysis ofMicroelectronic and Photonic Structures(AMPS-1D)对CIGS太阳能薄膜电池进行初步建模仿真。