由表面等离子体非辐射衰减形成的热电子凭借其可通过肖特基结收集而实现能量低于半导体禁带的光子探测能力受到广泛关注。然而受限于较低的光子吸收率和热电子注入效率,目前的热电子光电探测器的响应度普遍非常低。因此,人们提出了许多诸如光栅、纳米天线等金属纳米结构来促进热电子的产生和提取。但是这些金属结构通常只支持窄带光电探测,难以在更长波长处保持理想的光电探测性能,且具有高度的偏振依赖性和角度依赖性。在此,本论文提出一种基于纳米碗结构的宽带热电子光电探测器,通过实验结合光电仿真对热电子光电探测器进行了研究。主要内容与成果如下:（1）通过真空镀膜、热处理及化学腐蚀的方法制备出一种基于大面积金（Au）/硅（Si）纳米碗结构的光子超材料吸收器。吸收器在750–2400 nm光谱范围内具有偏振不敏感的、82%以上的光学吸收率。此外,当入射角从8°提高到68°,在所测光谱范围内的整体光吸收率降低小于10%。（2）对比研究了基于不同结构的热电子光电探测器的性能。证明了大口径、光滑的圆弧状纳米碗结构能够使得Au薄膜紧密而连续地包覆在Si基底上,从而形成良好的大面积三维Au/Si肖特基接触,降低肖特基势垒高度。结合纳米碗结构中较高的光学吸收率,纳米碗结构器件实现了750–2000 nm波长范围的宽带光电探测。在无外加偏压时,器件在2000 nm波长处的响应度可达0.145 m A/W。此外,利用富勒理论对实验数据进行拟合,预测纳米碗结构器件的探测截止波长可以达到3300 nm。（3）基于有限元法对不同周期单元的纳米碗结构器件进行了仿真模拟。揭示了由于表面等离子体的激发,电场强烈地局域在Au纳米碗结构侧壁,对应的电场强度相较于入射电场增强超过了7倍。纳米碗结构的尺寸和空间分布的随机性,结合多模式等离子体共振,促使了纳米碗结构器件实现宽带吸收。进一步的计算结果表明,Au纳米碗结构中较高的光学吸收率促进了热电子产生;较薄的Au膜厚度提高了热电子传输到肖特基界面处的概率;纳米碗结构辅助形成的大面积三维Au/Si肖特基接触以及较低的肖特基势垒高度显著地促进了热电子收集。在这些优势的共同作用下,纳米碗结构热电子光电探测器表现出了较优异的光电探测性能。本论文提出的Au/Si纳米碗结构热电子光电探测器为进一步拓宽硅基探测器的工作波长范围提供了一种大面积、低成本的制备方法,为热电子器件的发展与应用提供了一些实验基础。