AlGaN半导体材料的带隙宽度可以从3.4eV到6.2eV连续可调,覆盖了从365 nm到200 nm的紫外波段,是制备紫外短波长发光和探测器件不可替代的材料体系。利用高Al组份的AlGaN材料制备的本征日盲紫外雪崩探测器可以省去昂贵的滤波片,即使在很强烈的太阳背景下也可以探测到非常微弱的日盲紫外信号,而且它还具有低的工作电压、低功耗、更小的尺寸、易于集成等优点,因此有可能替代目前广泛使用的体积庞大并且易碎的光电倍增管。这种日盲紫外雪崩光电探测器在很多领域具有应用前景,例如早期的导弹预警和跟踪、环境监测、火焰探测和监测、化学和生物特征谱、生化危害探测、非可视化通信和私密的空间通信等领域。由于高Al组分的AlGaN材料存在大量位错,其密度高达109 cm-2;且因AlGaN材料的Mg受主离化能很高,p型掺杂效率非常低;此外,氮化物半导体空穴和电子离化系数较为接近,不利于降低噪音,因此,采用普通的雪崩探测器结构和工艺难以制备出高性能的器件。为了改善AlGaN日盲雪崩探测器性能,本论文采用雪崩层与吸收层分离的（SAM）器件结构,发展了一系列特殊的器件工艺,探索了氮化物半导体的极化禀性在器件结构设计中的应用。最后,研究分析了不同器件性能的AlGaN日盲雪崩探测器中存在的暗电流机制。主要研究内容和结果如下:1、制备了具有双台面的SAM型AlGaN日盲雪崩探测器。为了减小刻蚀对器件的损伤,本论文发展了一种特殊的光电化学处理工艺,与传统的KOH溶液处理方法相比,光电化学处理使台阶侧壁变得更平滑,器件暗电流明显减小,光电增益显著增加。器件在保护电流设置为10-5A进行测试,当反偏电压达到75V时,器件开始出现明显雪崩,当电压继续增加到84V时,器件增益达到1.2×104。同时,变温I-V特性曲线显示,器件具有较大的正温度系数,证明光电增益是由雪崩碰撞离化引起的,而不是由隧穿或者其它机制引起的。2、Ⅲ族氮化物自发极化和压电极化引起的内建电场高达MV/cm,这和氮化物半导体雪崩离化所需要的离化电场在相同量级。因此,我们通过开采氮化物独特的极化禀性进行器件结构创新设计,发展了一种极化增强的SAM型AlGaN日盲雪崩光电探测器。这种增强结构在倍增区引入了与反偏电场一致的极化电场来提高载流子的碰撞离化率和降低所需要的外加雪崩电压,有利于雪崩点总暗电流的降低,便于获得更高的增益。所制备的该结构日盲AlGaN雪崩探测器最大雪崩增益达到2.1×104,是近传统SAM-AlGaN结构的2倍;雪崩点暗电流密度也降低了一个量级,降到了 10-6A/cm2。3、结合软件仿真模拟和微结构分析,研究了不同光电性能的SAM型AlGaN日盲雪崩探测器的暗电流机制。我们发现AlGaN日盲雪崩探测器中的暗电流与晶体的位错密度密切相关。对位错密度较高的器件,在反偏25V时,器件暗电流就突然指数上升,表现出类Zener隧穿特性,并且它的变温I-V曲线表现出负的温度系数。模拟发现,缺陷辅助的非局域带到带的隧穿机制是导致这种现象的主要原因。对位错密度相对较低的器件会显示出雪崩特性,雪崩电压发生在75V左右,并且具有正的温度系数。模拟也表明,雪崩过程是主要的暗电流机制。