红外光谱检测技术因独特的优势被广泛应用于食品检测、环境工程以及生物医学等领域。随着微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System, MEMS)技术的不断成熟，红外探测器作为红外光谱检测系统的核心器件，在探测性能不断提高的同时，逐渐向着高集成度、小型化和多功能化的方向发展。在果蔬储运和保鲜行业，同时探测以乙烯为主的多种气体具有强烈的需求，以便及时掌握和控制果蔬的成熟度，避免果蔬过早成熟或腐烂。针对这种应用需求，本文提出了一种三层结构的集成式多通道红外光谱探测器设计方案，能够对包含乙醇3.5μm、氨气9.7μm和乙烯10.6μm三种气体的吸收波长以及一种参考波长3.9μm在内的四个红外波段进行有效的探测。通过对器件的芯片结构、工艺制备、集成方式与性能测试等内容的研究，取得了一些阶段性结果。具体研究内容如下：
　　(1)从器件的原理出发提出集成式多通道红外光谱探测器的三层芯片结构设计方案，建立了器件的整体模型。分别对顶层光学芯片、中层衬垫芯片与底层探测器芯片进行了结构阐述与相关参数的软件仿真，分析了金属孔洞阵列的窄带滤波特性和超表面结构的聚焦性能，同时对探测器芯片上4个探测单元进行了吸收结构的设计，结果显示探测单元在以上4个波长处的吸收率可以达到90%左右。
　　(2)对所设计的底层探测器芯片、中层衬垫芯片进行了工艺流程设计和工艺参数实验研究，并提出了整体芯片的集成方案。从芯片的掩膜版设计出发详细介绍了芯片的工艺制备流程，并给出了主要工艺步骤的具体参数，实际制作了上述两种芯片。显微观察显示所制备的芯片具备良好的形貌特征，结构与尺寸均符合设计要求。最后对器件整体三层芯片的集成工艺进行了介绍。
　　(3)对底层探测器芯片不同探测单元的红外吸收谱、黑体响应率、噪声与黑体探测率等参数进行了测试。实验测得不同探测单元的黑体响应率达到104V/W，黑体探测率达到108cm·Hz1/2/W量级，且小面积的探测单元灵敏度更高。实现了对探测器芯片性能相关参数的表征，为器件的后续改进设计提供了参考。