红外探测技术在信息工程应用领域中正起着愈来愈重要的作用，而红外探测器技术又在红外探测技术中居于核心地位。量子阱红外探测器是继碲镉汞红外探测器之后又一重要的可以在中、长波段和甚长波段工作的红外探测器件，它在甚长波红外探测、多色探测及其焦平面技术方面表现出比碲镉汞红外探测器更具特色的优势，对这一探测器及相关器件的研究将在很大程度上推动我国红外探测器技术的发展。　　 本文围绕甚长波量子阱红外探测器的核心功能参数及其性能提升，从实验和理论两个方面研究了甚长波量子阱红外探测器的探测波长、工作模式选择、光电耦合与光吸收、载流子输运、双势垒共振隧穿二极管结构增强的甚长波量子阱红外探测器的光电特性以及双色长波集成量子阱红外探测器性能，为我国新一代红外探测器的研制和发展提供基本的实验数据和优化设计的经验及模型。　　 1.甚长波量子阱红外探测器的探测波长及工作模式选择。从实验和理论两方面研究了AlxGa1-xAs/GaAs甚长波量子阱红外探测器以及InxGa1-xAs/GaAs甚长波应变量子阱红外探测器材料的实验表征和器件材料真实结构参数的标定，并基于器件的真实结构参数建立了实用的甚长波量子阱红外探测器物理模型，据此模型可以预言甚长波量子阱红外探测器的峰值探测波长及器件的工作模式，研究结果可以指导两种甚长波量子阱红外探测器进一步的设计与优化。　　 2.甚长波量子阱红外探测器的光耦合及光吸收。具体研究了n型AlxGa1-xAs/GaAs甚长波量子阱红外探测器的光耦合及光吸收问题，详细考察了光栅周期、光栅深度和占空比三者对耦合效率的影响，研究获得的基本光栅参数要求对于甚长波量子阱探测器二维衍射光栅的设计和优化具有重要的参考意义。此外提出运用金属小球(铜)阵列进行长波量子阱红外探测器的光耦合，针对实验中的非偏振红外辐射进行合理的理论近似，在此基础上计算了金属小球阵列了对n型长波量子阱红外探测器的光吸收及量子效率的影响，为实验运用金属小球(铜)阵列进行长波量子阱红外探测器的光耦合提供基本的理论依据和详细的设计方案。　　 3.甚长波量子阱红外探测器的暗电流特性。从实验和理论两个方面研究了50周期的AlxGa1-xAs/GaAs甚长波量子阱红外探测器的暗电流特性。理论上通过薛定谔方程和泊松方程以及电流连续性方程的自洽求解计算整个甚长波量子阱器件体系的能带结构及对应的暗电流，由此建立的暗电流模型很好的解释了实验结果。　　 4.双势垒共振隧穿二极管结构集成的甚长波量子阱红外探测器。作为集成双势垒共振隧穿结构的新型InGaAs/GaAs甚长波量子阱红外探测器设计和制备的第一步，完成了对双势垒共振隧穿二极管的理论建模、器件制备及实验测量，在此基础上提出并设计了一种双势垒共振隧穿二极管结构增强的新型甚长波InGaAs/GaAs量子阱红外探测器。通过选择双势垒结构参数，使双势垒共振隧穿二极管结构的中央量子阱准束缚子能级跟掺杂InGaAs量子阱激发态能级相共振，基于载流子在量子结构中的输运理论研究了该结构器件的电流电压特性，结果表明，相对于常规结构甚长波量子阱红外探测器，新结构甚长波量子阱红外探测器的暗电流可以降低两个数量级，背景限工作温度从常规甚长波器件的45 K提升到90 K，而器件的峰值光谱响应强度基本保持不变基本保持不变，为甚长波量子阱红外探测器的性能提升提供了一种新的技术途径。　　 5.其他红外探测器件。作为长波及甚长波波段红外探测器件的补充，报道了实验设计制备的双色集成长波量子阱红外探测器的实验及实验结果，中波量子点红外探测器初步实验及实验结果，以及单光子探测用的雪崩二极管的初步实验及实验结果，为这些红外探测器件的进一步的设计制备及优化提供了有价值的参考信息。