วิทยานิพนธ์นี้เป็นรายงานการศึกษาบทบาทของโครงสร้างช่องว่างพลังงานแบบขั้นบันไดต่อผลตอบสนองทางแสงของ GaAs/GaAlAs โฟโตไดโอด โดยได้ทำการออกแบบ2 โครงสร้างคือ โครงสร้างที่มีลักษณะช่องว่างพลังงานของชั้นทำงานเป็นขั้นบันไดแบบลู่เข้าจากชั้นรับแสง Ga(,0.6)Al(,0.4)As ชนิด P('+) ถึง ผ่านฐาน GaAs ชนิด (n('+)และโครงสร้างที่มีลักษณะช่องว่างพลังงานของชั้นทำงานเป็นขั้นบันไดแบบลู่ออกจากชั้นGaAs ชนิด n('-) ใต้ชั้นรับแง Ga(,0.6)Al(,0.4)As ชนิด N('-) ใกล้กับแผ่นฐานGaAs ชนิด n('+) โดยทำการเปรียบเทียบกับโครงสร้างที่มีลักษณะช่องว่างพลังงานของชั้นทำงานเป็นแบบคงที่ของ GaAs ชนิด n('-) ผลจากการคำนวณพบว่าโครงสร้างช่องว่างพลังงานแบบคงที่มีการสร้างพาหะใกล้บริเวณหัวต่อพีเอ็นซึ่งมีอัตราการรวมตัวสูงอีกทั้งบริเวณชั้นทำงานไม่มีการสร้างquasi-electric field ทำให้ประสิทธิภาพควอนตัมต่ำ ในขณะที่โครงสร้างขั้นบันไดแบบลู่เข้ามีการสร้างพาหะไกลจากหัวต่อทำให้ลดการรวมตัวได้ดีอีกทั้งอิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นยังสามารถพัดพาไปยังขั้วเอ็นได้ง่ายเนื่องจากอยู่ใกล้ นอกจากนี้ยังมีการสร้างquasi-electric field ภายในชั้นทำงาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับอิเล็กตรอน ทำให้เกิดการทวีคูณของอิเล็กตรอนขึ้น ในส่วนของโครงสร้างขั้นบันไดแบบลู่ออกมีการสร้างพาหะใกล้หัวต่อเช่นเดียวกับโครงสร้างช่องว่างพลังงานแบบคงที่ แต่มีการสร้าง quasi-electricfield ภายในชั้นทำงานโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโฮล ทำให้เกิดการทวีคูณโฮล สำหรับquasi-electric field ของทั้งแถบนำไฟฟ้าและแถบเวเลนซ์ที่สร้างขึ้นสามารถปรับขนาดแยกอิสระจากกันได้ด้วยการควบคุมความหนาของชั้นขั้นบันไดและระดับการเจือสารในชั้นทำงานด้วยวิธีการอย่างนี้สามารถประยุกต์ใช้กับโครงสร้าง Separate Absorption andMultiplication Avalanche Photodiode (SAM APD) เพื่อทำให้สัญญาณรบกวนลดลง ในส่วนผลการทดลองได้มีการประดิษฐ์โฟโตไดโอด 3 โครงสร้าง โดยโครงสร้างที่ 1และ 2 สร้างจากเครื่องปลูกผลึกแบบเอพิแทกซีในสถานะของเหลว ส่วนโครงสร้างที่ 3 ซึ่งหัวต่อพี-เอ็นได้จากการแพร่ซึมสังกะสีสร้างจากเครื่องปลูกผลึกแบบลำโมเลกุล ทั้งสามโครงสร้างเป็นโครงสร้างขั้นบันไดแบบลู่เข้า จากผลตอบสนองทางแสงพบว่าทั้งสามโครงสร้างมีผลตอบสนองความยาวคลื่นสั้นขยายกว้างกว่าการคำนวณเนื่องจากผลของกระแสแพร่ซึมนอกจากนี้ยังพบการกระเพื่อมขึ้นลงของผลตอบสนองที่เกิดในย่านทำงานเนื่องจากเกิดการรวมตัวที่บริเวณรอยต่อของชั้นทำงาน ในกรณีโครงสร้างที่ 3 ผลตอบสนองความยาวคลื่นสั้นระหว่าง 400 ถึง 750 นาโนเมตรแปรผันตรงกับความลึกของหัวต่อ โดยความลึกของหัวต่อยิ่งมากผลตอบสนองความยาวคลื่นสั้นยิ่งลดลง