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AlGaN/GaN多量子阱具有大的导带带阶,高的电子与LO声子相互作用能(～90meV)以及超快的电子驰豫速度等优点,使得基于AlGaN/GaN多量子阱子能带跃迁制备的量r阱红外探测器在超快、宽谱以及较高工作温度等方面拥有明显的优势和巨大的潜在应用市场。此外,AlGaN/GaN量子阱材料是唯一一种能够在同一材料体系中实现紫外红外双色探测单片集成的半导体材料,这使得AlGaN/GaN多量子阱材料及其探测器件在导弹告警和制导等方而具有十分重要的战略意义。然而,由于AlGaN/GaN量子阱中具有强的极化电场,使得量子阱红外探测器的设计及电子跃迁规律变得复杂。另外,基于MOCVD异质外延的AlGaN及其低维多量子阱材料中位错密度高,界面扩散严重,限制了量子阱红外探测器光电性能的提高。针对这些问题,本论文在AlGaN/GaN量子阱结构设计、AlGaN材料质量改善、量子阱生长工艺优化及ISBT红外探测、器件制备与性能等方面展开研究,具体研究内容如下：(1)研究了AlGaN/GaN多量子阱内极化场对ISBT跃迁规律的影响,发现ISBT跃迁波长随着极化场的增强而蓝移并且峰值吸收系数也随着增大,这与带问跃迁不同；研究了势垒和势阱厚度、势垒Al组分等结构参数对ISBT跃迁的影响,发现势垒势阱厚度增加导致ISBT跃迁波长出现红移的机制各不相同。此外,研究了掺杂位置和掺杂浓度对跃迁波长的影响,发现跃迁波长随着掺杂浓度增加而蓝移,这主要是由多体效应导致的。基于上面的模拟结果,优化获得了ISBT吸收波长在3～5μm的AlGaN/GaN多量子阱结构参数,这将为后续的实验提供理论基础。(2)研究了低温AlN插入层对直接高温AlN生长模式的影响,发现通过调节插入层生长温度,可以实现对高温AlN生长模式进行调控,在降低位错密度的同时实现了二维生长；优化获得了高质量的AlN材料；创新性地提出了PALE与连续生长数字交替外延、大流量快速生长以及H2腐蚀与SiNx掩埋相结合的自图形化等方法,对n-AlGaN表面形貌和晶体质量进行优化,进而获得了高质量的n-AlGaN,其(002)面XRD半高宽为190arcsec,(102)面XRD半高宽为439arcsec, RMS为0.98nm,为后续的量子阱生长提供了高质量模板。(3)优化了AlGaN/GaN多量子阱MOCVD长工艺参数,成功地在5.1μm附近探测到了量子阱ISBT红外跃迁;通过将AlGaN模板的Al组分从0增加到0.3,实现了对量子阱中应力的控制,成功地实现了量子阱ISBT跃迁波长在4.65～5.14μm范围内进行调节。此外,研究了Si掺杂浓度对ISBT红外吸收峰位的影响,首次发现随着Si掺杂浓度的提高,势阱厚度逐渐增加,势垒厚度减小,在量子阱结构参数变化、应力弛豫以及多体效应综合影响下,ISBT红外吸收峰先红移后蓝移。(4)制备了AlGaN/GaN多量子阱红外探测器原型器件,在7.2μm和3.4gm处探测到了红外光电流信号。经过分析,该信号可能来源于LO热声子或者缺陷能级。对其暗电流来源进行研究,发现暗电流主要是由材料内部缺陷和位错导致的。