稀铋半导体作为一种新型半导体材料，具有一系列不同于传统Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料的新特性，如较大的禁带收缩效应、较大的自旋轨道分裂能、较低的温度敏感性等等，在近红外和中红外光电器件的研制中具有极大的应用潜力并且近年来受到国际上的广泛关注。InPBi作为一种新型稀铋材料，在室温下具有很强很宽的近红外发光，被认为是光学相干断层(OCT)成像系统中超辐射光源富有潜力的新材料，有望将OCT系统的轴向分辨率提高到1微米以内，但是InPBi材料结构和发光的物理机制尚不清楚而且目前也没有相关器件的报道。GaAsBi是研制非制冷通讯激光器极富潜力的新材料，当铋组分达到10％以上时可以极大的抑制俄歇效应而降低激光器能耗。本文主要对InPBi材料的结构、电学和光学性质进行测试表征并对其物理机制进行深入分析，同时制备了InPBi宽光谱发光二极管和GaAsBi量子阱激光器，对器件进行性能测试与分析，主要获得以下研究成果:　　1.对一系列变条件生长的InPBi薄膜材料的表面形貌、结构特性和光学性能作测试表征，确定了样品生长温度、PH3压和In束流等多个参数对InPBi材料质量的影响，找到了高质量InPBi材料的最佳生长条件。　　2.对优化条件下生长的一系列不同铋组分InPBi样品的表面形貌、结构和电学特性展开研究，发现铋的掺入有助于材料质量的提高;通过XRD和RBS的测试确定了InBi的晶格常数为6.52(A);通过霍尔测试确定了铋的掺入对材料本征电子浓度产生补偿效应。　　3.首次对InPBi奇异光谱的发光来源进行物理解释，确定了InPBi发光与材料中的深能级有关，光谱中包含多个发光跃迁，并根据DLTS测得的两个深能级位置对每一个发光峰的来源进行了详细的解释。　　4.对InPBi材料在400-800℃范围内进行热退火实验，证明InPBi在500℃以下有较高的热稳定性，发现400℃的热退火处理可以减弱与铋相关的缺陷，使得材料发光强度提高约20％。　　5.成功演示首个新型InPBi宽光谱发光二极管，对器件进行了一系列设计与优化工作，发光波长覆盖了OCT检测中最优波长范围1-1.6μm，半峰宽达350nm，是目前这个波段内光谱最宽的发光二极管，有望大大提高OCT测试系统的轴向分辨率。　　6.成功制备出首个GaAsBi量子阱激光器，采用铋组分为5.8％的GaAsBi量子阱材料制备出GaAsBi激光器并将其激射波长拓展为1.142微米，突破之前GaAsBi激光器激射波长为1.06微米的世界纪录;在连续模式下激光器的最高工作温度达到273 K，室温脉冲模式下输出功率达到127 mW;通过不同腔长器件的参数测量，得出其内量子效率为86％，内部损耗系数为10 cm-1，表明GaAsBi激光器具有很好的器件性能;通过变温测试，得到激光器特征温度在225-350 K时为79 K，相比于目前商用的InGaAsP激光器(60 K)具有更高的特征温度，同时激光波长温敏系数为0.26 nm/K，低于目前0.35-0.4nm/K商用InP基激光器波长温敏系数。