模拟光电探测器是光电探测系统的重要组成部分之一,在微波光子领域,起着决定性的作用,它是将入射光信号转化为输出电信号的一种光电器件。随着科技的进步,人们对于光电探测器性能的要求也不断提高,不仅需要探测器具有高速的响应,而且也需要探测器具有足够大的输出光功率。而单行载流子光电探测器由于其结构的特殊性,只有电子是有源载流子,使其具有高速、高饱和输出的特性,具有重要的研究意义。本论文的工作主要是研究了两种不同结构的单行载流子光电探测器(UTC-PD),完成了以下工作:1、设计了一种垂直入射式UTC-PD,建立了二维模型。通过器件仿真软件ATLAS对器件的内部特性(能带结构、载流子浓度分布、电场强度分布、电流密度分布等)进行了详尽地研究;同时还通过对器件直流特性、交流小信号特性的仿真分析,得到了器件的带宽、响应度以及饱和电流等性能参数。其中,3dB带宽约为10 GHz,饱和输出光电流为163mA,响应度为0.544 A/W。2、完成了单行载流子光波导探测器的芯片加工。完成了光刻版的设计,主要包括光刻图形和对位标记的设计,并进行了光刻版的制作,误差为0.2um。在探测器的制作过程中,首先在普通的InP基片上进行了半导体工艺调试,主要包括光刻工艺和刻蚀工艺的调试,通过对测试结果的分析调整工艺参数,直至达到最佳效果;然后,在正式基片上完成一系列的半导体加工工艺,包括HMDS预处理、光刻、刻蚀、电极制作、基底减薄、芯片切割等,最终完成了探测器的芯片加工。3、完成单行载流子光波导探测器的芯片加工后,搭建测试平台,购买相关设备,进行光波导探测器相关性能参数的测试。对测试结果与理论数据进行对比分析,发现原结构参数设计的缺陷,解决问题,对原光波导探测器材料的厚度、掺杂浓度等做出调整,优化光波导探测器的结构参数。同时,对探测器半导体加工过程中所遇到问题进行总结分析,给出相应的改进方案。4、根据优化改进后光波导探测器的结构参数,建立二维模型,通过器件仿真软件ATLAS对器件的工作特性进行了研究分析;同时,通过对器件的直流分析、交流小信号分析得到优化改进后的光波导探测器的性能参数。