三元合金直接带隙InGaAs材料是适用于短波红外探测应用的优良材料，其具有高的迁移率、灵敏度和量子效率，良好的抗辐照特性和稳定性，成熟的材料生长与加工工艺等显著优点，已被广泛地应用于夜视成像、空间遥感、通讯等众多领域，并在机器视觉、人脸识别、人体医疗、柔性电子等新领域有重大的应用潜力。然而，由于国内在相关方面的研究起步较晚，目前与国际先进水平之间还存在有一定的差距。　　本论文针对高性能平面型晶格匹配InGaAs探测器的理论设计、实验制备和柔性化开展了多方面研究，具体包括:建立了面向实际器件的三维仿真模型，研究了器件结构与材料参数等对器件性能的影响;设计实验进行了实际器件的工艺制备，对探测器的关键工艺进行了优化研究;设计并制备实现了6×6柔性InGaAs探测器阵列，并对柔性器件性能进行了测试分析;研究了褶皱石墨烯的制备和性能，探索了其转移方法和在应力传感中的应用。所取得的主要研究成果如下:　　1.建立了面向实际InGaAs单管和面阵结构的三维仿真模型，该工作为国内首次报道，对于器件结构设计和器件内部机理分析具有重要意义。由给定的参数的面阵可以仿真得到器件的暗电流、量子效率、调制传递函数等性能参数，单管仿真结果与实验室实际制备的器件测试结果相符，面阵仿真结果与当前国际上报道的高性能面阵性能相符，验证了模型的正确性。在单管方面，建立了完整的从理论设计到实验制备，以及分析优化的闭环优化模式。在面阵方面，获得了P扩散结深度和扩散孔直径的设计原则，并解释了载流子复合寿命对面阵器件性能的影响机理。　　2.以全套国内材料生长和制备工艺为依托，制备了实际InGaAs探测器器件，优化了InGaAs器件制备的关键工艺，提升了器件性能。主要优化的工艺有:优化扩散条件，将器件的表面掺杂浓度由1×1018cm-3以下提升到了5×1018cm-3，获得了较理想的扩散结;优化了欧姆接触，器件的P型欧姆接触下降了约2个数量级，最终获得了4.8×10-5Ωcm2的低P型比接触电阻率与1.54×10-7Ωcm2的N型比接触电阻率。最终制备的InGaAs探测器，室温下-0.1V偏压的暗电流密度低于1×10-7A/cm2，峰值量子效率高于65％，峰值探测率高于2×1012Jones。　　3.自行设计方案并制备了6×6的柔性lnGaAs探测器阵列，为国内首次实现lnGaAs红外探测器的柔性化制备。最终制备得到的柔性探测器阵列整体暗电流和光照响应均匀，器件的暗电流在柔性化前后基本保持一致，典型峰值探测率接近1×1012Jones，器件在不同弯曲条件前后的性能相当稳定。　　4.研究了褶皱石墨烯在应力形变下的电学性能，将其制备为应力传感器，在人体应力监测方面取得了良好的效果。提出了一种新的转移褶皱石墨烯的方法，可以将其转移到其他柔性基底和半导体外延片上，使褶皱石墨烯与其他器件的集成成为可能。