随着微纳光子学的发展,人们对光电子器件的研究逐步深入到微米/纳米尺度,而传统宏观的光电子器件测试手段难以精确研究微纳尺度的新现象与新效应,因此探索微纳尺度下光电表征新技术具有重要意义。在此背景下,本文的研究目的是设计微区荧光-光电流同步测量系统,在现有光学显微成像的基础上,发展微纳尺度器件的微区光电流像及和荧光图像的动态测量方案,同步分析荧光和光电流图像,以区分材料的结构组分,探究材料中辐射复合和非辐射复合的贡献;并针对显微成像系统由于受到衍射极限制约,所成像的分辨率较低,采用图像重建技术,实现图像增强,降低显微系统中由于误差、噪声等对成像的干扰;设计图像特征提取算法,建立光学像-光电流像-荧光图像的特征联系,分析微纳结构对于器件性能的影响,有助于光伏器件的研发和优化。本文的主要研究内容包括以下几个部分:1、设计了微区荧光-光电流同步测量系统,动态测量器件的光电流图像和荧光图像。系统分为微区扫描光电流成像功能模块和显微荧光成像功能模块,针对每个模块进行了硬件设计和软件设计,硬件分为光源、光学系统、扫描系统、信号采集探测系统等设计,软件分为界面设计、初始化程序设计、扫描程序设计、采集程序设计、动态成像程序设计以及数据导出保存程序设计。2、运用图像质量增强技术提高微区图像的分辨率。对比了传统的图像质量增强技术与图像超分辨率重建技术,阐述了基于空间域、频率域、超分辨的图像质量增强技术的算法理论,并给予这些技术对微区系统测出的光电流图像、反射图像进行处理,其中基于插值的图像超分辨率重建技术增强了微区光电流及反射像的图像梯度,有助于图像的分辨率提升。3、设计图像特征提取算法定量分析微纳结构的电学贡献,并对比荧光-光电流图像,研究材料中辐射复合和非辐射复合的贡献。针对不同形貌结构的微区图像,建立图像特征联系,定量分析不同结构对于器件电学方面的影响,对于光电器件的研发和优化具有重要意义。