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半导体材料中局域性能态的存在，对材料特性与器件性能均有着重要的影响。本论文工作的重点集中在半导体材料中局域性能态上。具体来讲，论文主要工作包括两方面内容，一方面利用了傅立叶变换光谱仪和与之相联的红外磁光系统对高纯半导体材料硅与锗中的类氢浅杂质进行了光热电离光谱研究，另一方面利用了压电调制技术对在以GaAs(311)B为衬底的In0.35Ga0.65As模板上生长的InAs表面量子点样品进行了调制反射光谱研究。这两方面的研究得到了一些结果，主要可以概括为以下几个方面：
1、研究了提拉法生长的高纯Si单晶样品中类氢浅杂质光热电离的磁光光谱。首先从实验上确定了样品的最佳工作温度范围，然后测量了不同实验构型下浅施主P能级随磁场增加的Zeeman分裂与移动，观察到了能级间的反交叉现象，结合理论计算结果对该实验现象进行了定量分析与讨论。在施主P零磁场电离能以上邻近区域内，还观察到了准朗道共振，其中B//[111]构型下的共振频率与已有理论计算结果相符。
2、在带隙光照射样品的情况下，测量了刀型Si样品中补偿性杂质的光热电离光谱，并根据磁场下补偿性杂质光谱响应符号转变的实验现象研究了补偿性杂质负光热电离响应的物理机制，指出Darken模型不能解释我们样品中补偿性杂质的光热电离响应随磁场增大变符号的现象，也排除了是温度效应的可能。
3、在高纯Cz-Si单晶样品中，利用光热电离光谱技术，发现了两种新的类氢施主中心，计算出它们的电离能分别为38.32meV与40.09meV，通过这两种杂质中心光热电离光谱线系的谱线特征、谱线强度的温度行为以及主要谱线在低磁场下的Zeeman分裂与移动的行为确认了这两种杂质是相互独立的类氢浅施主杂质中心，并指出这两种类氢施主中心可能起源于样品中位错环形式的微缺陷。
4、研究了提拉法生长的高纯Ge样品中的类氢浅杂质的光热电离光谱。实验上确定了样品的最佳工作温度范围，并在该温度范围内测量了样品的光热电离光谱，指出该样品中类氢杂质主要包含硼与铝两种浅受主。此外，还对零磁场下杂质谱线发生分裂的两种解释进行了讨论，指出需要更多的实验进一步验证这两种解释的正确性。
5、研究了液氮温度下的以GaAs(311)B为衬底的In0.35Ga0.65As模板上生长的InAs表面量子点样品的压电调制反射光谱。除了观察到来自样品中被覆盖层掩埋的量子点层、In0.35Ga0.65As模板层以及GaAs相关层的调制信号外，还第一次观察到了来自表面量子点层的多个清晰调制峰的光谱信号，指出该信号对应表面量子点中多重限制态能级之间的跃迁。对来自于表面量子点层的调制结构进行了高斯线形的拟合，精确确定了各限制态的能量位置。分析结果表明，量子点表面的应力驰豫、表面态与表面量子点之间强烈耦合作用、表面量子点内低的In原子扩散以及表面量子点具有较大的尺寸与高度是造成表面量子点中基态能级相对于被覆盖层掩埋的量子点的基态能级发生较大红移的物理原因。