超导纳米线单光子探测器(SNSPD，Superconducting Nanowire Single PhotonDetector)从2001年研究开始就受到了广泛的关注，在短短十余年中得到飞速发展。与传统半导体单光子探测器相比SNSPD高探测效率、高计数率、低暗计数和小时间抖动的噪声机制等明显优势，与其他超导单光子探测技术相比，其相对较高的工作温度，快速的器件响应能力更是得到众多应用领域的青睐。随着SNSPD研究的深入和应用需求，如何进一步提高器件的系统探测效率SDE(System Detection Efficiency)成为各方关注的重点之一。本文从SNSPD器件基本制备工艺入手，以研究光耦合效率和缺陷对SDE等器件性能的影响为目的，主要开展了以下两部分研究工作:　　为了研究不同光耦合方式对器件SDE的提升因子，我们首先在MgO衬底上制备了纳米线宽度为100nm、厚度为4nm的氮化铌(NbN) SNSPD器件。器件有效区域面积为12×12μm2，占空比为50％。然后利用复合式蒸发系统在器件有效区域上方制备了厚度约为220 nm的SiO和60 nm的Al层作为光学腔体结构。通过实验和理论计算研究了传统正面光耦合、背面光耦合和加入光学腔体的器件背面光耦合这三种不同的方式对器件光吸收效率和SDE的影响。　　纳米线中的缺陷结构是影响器件本征性能的主要因素之一。我们利用实验室先进的微纳加工手段在纳米曲折线SNSPD器件和单根纳米线条之中之中制备了1个或多个缺陷结构（主动缺陷），从理论和实验上分析表征了器件本征性能与缺陷的相关性。我们发现，在含主动缺陷的SNSPD中Ic及Ir与缺陷尺寸均有密切关系，缺陷尺度越窄，其本征探测效率越小，接近Ic处Lk(Ⅰ)/ Lk(0)越远离1.266这一理想常数;在单根纳米线条器件中，恒压偏置I-V特性曲线的最小热阻区计算可以得出缺陷处是整个纳米线中产生光响应作用最脆弱的区域，还发现小电感器件较容易出现latching的现象，单个缺陷不同尺寸的器件暗计数率DCR（Dark count rate）性能表征，以及暗计数主要产生于缺陷区域等结论。