现如今雪崩光电二极管(Avalanche Photo Diode, APD)在光通信、测距、激光系统中应用的越来越广泛。它具有尺寸小、内部增益高、频率响应快、电压低等优点。雪崩光电二极管器件性能主要受器件结构和使用材料影响,用于制备雪崩光电二极管的材料主要有锗(Ge)、硅(Si)和Ⅲ-Ⅴ族化合物。Ge可探测800nm～1700nm波长的光信号,Si可用于探测200nm～1100nm波长的光信号。基本的Si-APD非常适合应用在光接收机中,具有电容小、暗电流低和噪声小等优点。但是由于光的吸收率受Si材料禁带宽度的影响,Si-APD通常限制在800nm～900nm范围内使用,所以如何通过结构设计拓宽APD器件探测波长范围已成为现在APD的研究重点。本文首先在典型SACM型APD结构模型下,推导了耗尽区的电场分布。从光吸收理论出发,研究了从入射光子到碰撞电离过程最后到产生雪崩倍增电流的微观行为。推导器件量子效率计算公式。基于SilvacoTCAD半导体工艺模拟仿真软件,对器件结构进行定义,描述了器件材料模型和载流子迁移率模型。通过菲涅尔方程推导了表面增透膜材料、厚度需要满足的条件,探讨了单层抗反射膜和双层抗反射膜的区别,器件采用双层抗反射膜。给出了器件保护环对器件性能的影响,分析不同结构的保护环的工艺制备流程和优缺点,最后提出了高电场植入型和沟槽型结合的保护环结构。接着,基于SilvacoTCAD半导体工艺模拟仿真软件,通过Atlas模块进行模型构建,对SACM型Si-APD器件的结构特性和光学特性进行仿真,分析其在探测波长范围时的局限性。进而,提出了 一种提出了 一种改进型APD( Integrated APD with Si and Ge material,IASG)器件结构,然后对该IASG器件进行基本光电特性模拟,对比讨论IASG器件的优越性。这里调用碰撞电离模型,载流子间接复合模型,载流子迁移率模型及光照注入模型。最后,给出了该器件工艺加工的可行性流程。