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由于对红外探测器性能的要求不断提高,光子型探测材料因其灵敏度高、响应速度快、探测率高等优势成为优选材料。InAs/GaSb Ⅱ类超晶格材料具有带隙可在3-30μm范围可调、适宜大面积均匀性生长、隧穿电流小和量子效率高等特点。当探测范围扩展到8-14μm波长及甚长波的波段范围时,有望在器件性能上超越碲镉汞材料成为研究热点。本论文利用分子束外延技术结合表面迁移增强方法（MEE）,通过优化生长GaSb缓冲层、ⅡI/V束流比、生长温度、界面类型等参数进行超晶格材料生长,并着重改善半导体制备工艺,对不同尺寸的未钝化与钝化器件暗电流作用机制及光电响应进行研究,期望通过提高零偏压电阻值（R0A）、降低暗电流,提升器件的操作温度和探测率。基于此本论文主要研究内容如下:对比分析超晶格材料生长温度在390℃到420℃范围、InSb界面层厚度为0-2ML时,0级,±1级衍射峰半高宽大小及表面粗糙度的变化。发现当生长温度为400℃,InSb插入层厚为1ML时,材料半高宽大小为24.84arcsec,表面粗糙度为2.0?,获得较高的超晶格材料质量。利用光致发光谱（PL）测试分析,在77K时,超晶格材料显示光学带隙为137.62meV（9.01μm）,达到长波覆盖。当温度从4K升高至77K时,PL谱的峰位向长波方向出现微小的红移,符合温度诱导带隙变窄现象。透射电镜（TEM）图显示超晶格周期中InAs层与GaSb层界面清晰、陡峭、光滑,经测试吸收层一个周期的厚度约为6.4nm与高分辨X射线衍射计算的结果一致,符合器件设计。利用经验紧束缚近似方法拟合计算InAs层和GaSb层厚度的变化对超晶格材料光学带隙的影响,发现InAs层厚度的变化可以方便的调节能带宽度,GaSb层厚度的变化可以实现能带的微调,为器件设计提供理论基础。对器件制备工艺整体优化,重点改善器件台面刻蚀确定和侧壁钝化工艺。利用干法刻蚀技术结合后续化学处理得到光滑,较小表面损伤的台面结构;利用等离子体化学气相沉积技术（ICPCVD）,开发出75℃低温SiO2钝化技术,经电学性能测试发现75℃的电流-电压特性要优于160℃和350℃传统生长温度,在反向偏压呈现出较小的暗电流值,在正向偏压具有更小的串联电阻。对比分析得出较高温度钝化工艺,可能导致界面元素互混程度和粗糙度上升恶化了器件性能。另外通过具体优化退火工艺实现金属电极与半导体的欧姆接触,降低了接触电阻的影响。系统的对比分析钝化器件与未钝化器件暗电流机制的变化。对于未钝化器件,在77K下,零偏压下暗电流值达到2.05×10-4A/cm2,相应的R0A值为32.31Ω.cm2;对不同尺寸器件R0A值进行拟合,得到器件表面电阻率为6.66×103Ω.cm。另外研究器件在77 K下暗电流具体作用机制,并拟合分析器件吸收层残余载流子浓度对R0A值的影响,发现当残余载流子浓度大于1.20×1016cm-3时,器件暗电流主要作用机制由复合电流向隧穿电流机制转变,计算得出器件电子载流子寿命为20ns,复合载流子寿命为10ns。开发出75℃低温SiO2钝化技术,通过对不同尺寸钝化器件电流-电压关系分析,得到器件R0A值达到567Ω.cm2,整体暗电流下降一个数量级。对于钝化器件,对比分析不同温度、不同偏压范围器件暗电流及动态电阻值的变化规律。对不同温度下器件暗电流进行拟合,发现在150K以上器件暗电流机制符合扩散电流机制,当温度在150K-77K范围内,符合复合电流机制。最后具体的分析器件在200K,77K时器件内部暗电流具体作用机制。重点分析器件在4K-77K低温范围内器件暗电流的变化机制,发现77K-50K温度范围内符合复合电流机制作用,并近一步拟合分析50K以下暗电流具体作用机制,通过对比器件在77K,20K,4K时暗电流成分的具体变化,发现在77K温度时,低偏压下复合电流是主要机制,随着偏压加大,隧穿电流出现并呈增加趋势,在20K,4K温度下,器件暗电流机制转变为隧穿电流贡献。另外通过改变器件的工作偏压、操作温度探索量子效率及光电响应的变化规律,得到77K、-20mV偏压下量子效率最高,50%截止波长8.64μm处量子效率达到16%,器件探测率为1.46×109 cmHz1/2/W,器件峰值探测率达到2.25×109 cmHz1/2/W。最后制备出一种双异质结器件,通过对器件暗电流的拟合分析,得出钝化器件与未钝化器件表面漏电流的贡献机制。提出一种钝化器件侧壁表面电荷积聚的模型,可以理论的分析器件侧壁与钝化层之间的电荷分布,为进一步优化器件暗电流提供了理论支撑。