量子阱红外探测器(QWIP)在国防、工业、医疗等方面具有广泛的应用前景。受量子力学跃迁选择定则的限制,传统n型量子阱红外探测器对正入射光的吸收是禁戒的,需要制作复杂的光栅耦合正入射光。而p型QWIP具有能对正入射光响应的特点,且具有更低的暗电流,引起人们的广泛关注。其中,p型SiGe/Si QWIP与硅微电子工艺兼容,可直接制作在硅读出电路上,易于实现光电器件的单片集成。因此,p型SiGe/Si QWIP的研究具有诱人的前景。本论文主要开展了以下几个方面的工作:(1)采用6×6 k·p方法计算应变SiGe/Si量子阱的价带能带结构。分析空穴子带能级随阱宽和Ge组分的变化规律,讨论基于束缚态到准束缚态子带跃迁型(B-QB)应变SiGe/Si QWIP能带结构的优化设计。首次提出一种p型张应变SiGe/Si QWIP结构,理论计算表明量子阱中引入张应变使轻、重空穴反转,基态为有效质量较小的轻空穴态;与p型压应变QWIP相比光吸收和载流子输运特性有望获得较好改善。这些研究工作为p型SiGe/Si QWIP的性能优化和材料生长提供了理论基础。(2)利用双生长室超高真空化学气相淀积系统(DC-UHV/CVD)研究SiGe外延工艺,通过优化生长条件,成功外延了质量较好的SiGe/Si QWIP探测器材料。测试并分析样品的低温傅里叶变换红外光谱,在3～6μm观测到明显的子带跃迁吸收,峰值波长约为4μm是源于重空穴基态到连续态的跃迁吸收。(3)详细研究SiGe/Si QWIP器件的制作工艺,摸索光刻、干法刻蚀和湿法腐蚀等关键工艺条件,制备出SiGe/Si QWIP原型器件。器件室温光电流谱在1.08μm和1.51μm附近测到明显的响应,可能是源于Si和应变SiGe带间以及高掺杂引起的带尾间跃迁。