中文摘要：

III-V族半导体材料由于其在下一代高效宽光谱薄膜太阳能电池的重要应用而备受关注。目前对该类太阳能电池材料的研究多集中在器件的制备和优化上，而对于影响材料性能的关键性光电转换机理却缺乏深入系统的研究。本项目致力于III-V族薄膜电池材料如InGaAs(P)或InGaN的激子复合动力学研究，采用飞秒瞬态吸收、时间分辨和低温高分辨荧光等先进光谱测试手段，探测III-V族薄膜（包括量子点）中的激子弛豫过程，获得单激子态及多激子态的弛豫时间、电子与空穴的无辐射俄歇复合时间等关键动力学数据，找出影响太阳能电池光电转换效率的内在因素，在至少一种材料体系中实现激子倍增或量子裁剪，探索这类新效应与材料组分、膜层厚度、量子点尺寸以及衬底取向等参数的关系，揭示其产生条件并阐明机理，提出提高光电转换效率的有效途径。

结论摘要：

对GaInP、GaAs等太阳电池薄膜材料的激子复合动力学进行系统研究，利用超快荧光光谱技术首次测试了不同衬底种类（GaAs和Ge）和取向下材料的激子复合寿命，发现激子寿命在3-300K范围内变化规律，阐明了衬底取向对GaInP薄膜中的有序-无序结构以及光学性质的影响，揭示了薄膜有序和无序结构部分的激子复合动力学差异，为材料的制备和器件的设计提供重要表征手段和方法，为实现该太阳电池材料高效光电转换效率提供极其重要的参数化机理分析；此外，还实现了稀土离子在In-Ga-N材料中的掺杂以及基质材料激子复合到稀土离子的有效能量传递。