基于Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料的微结构红外探测器是当前光子型红外探测器领域的研究热点，是极具潜力的新型红外技术。纵观当前的光子型红外探测器技术，作为主流的碲镉汞材料红外技术的补充和替代，GaAs/AlGaAs量子阱、InAs/Ga(In)Sb二类超晶格和InGaAs/GaAs/AlGaAs量子点等红外探测技术，被广泛研究，发展迅速。这些形式各异的探测器的共同特点是：以Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体为材料，利用高精度材料生长技术，控制晶格常数相近的不同材料构成特定的微结构，以形成吸收红外辐射的机制。Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料成本低，材料生长和器件制备工艺成熟，可有效提高产率，降低红外探测器的制造成本；材料生长不涉及材料组分变化，所以其材料均匀性高，有利于生产大规模的焦平面阵列；此外，还具备材料机械强度较高，抗辐照性能强等优势，所以Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体微结构探测器受到了广泛的关注的研究。本文聚焦于GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器和InAs/GaSb二类超晶格红外探测器，开展了以下几个方面的研究，主要内容如下：　　1.研究了量子阱相关的理论、模型。研究了投试法、传输矩阵法等数值算法，依据电子有效质量近似模型和包络函数近似模型，利用MatLab编写了计算GaAs/AlGaAs量子阱相关参数的GUI程序；并通过计算考察了阱内掺杂、能带非抛物线性和外加偏压对量子阱内基态能级的影响。计算了峰值探测波长覆盖6～151μm的GaAs/AlGaAs量子阱最佳阱宽与势垒的组合；计算了峰值探测波长为8μm的量子阱红外探测器的优化参数。　　2.制备了GaAs/AlGaAs量子阱单元器件并进行了性能评估。制备了具有20、40和60个周期的多量子阱红外探测器单元器件，并对制备完成的器件进行了光电测试。三种器件样品的峰值探测波长为7.97～8.18μm，与考虑能带非抛物线性后进行的理论计算结果(8μm)非常吻合。测试了不同偏压下量子阱探测器的探测率，其中40个周期的多量子阱器件的峰值探测率达到8.0×10cmHz1/2/W。分析了量子阱周期数和外加偏压与探测器最终性能的关系。　　3.开展了GaAs/AlGaAs量子阱面阵器件的研究。通过研究电感耦合等离子体干法刻蚀等关键工艺，制备了640×512像素的n型GaAs/AlGaAs量子阱红外探测器焦平面器件。经过与Si读出电路倒焊、互连、制冷机封装等一系列后道工艺后，对焦平面阵列进行了测试，并在320×256工作模式和65K工作温度下，成功演示了室温背景下目标的红外热成像，焦平面阵列的平均峰值探测率为1.5×1010cmHz1/2/W，不均匀性小于20％。　　4.进行了InAs/GaSb二类超晶格单元器件研究。设计了制备InAs/GaSb单元器件的光刻掩膜板及工艺流程，并成功制备了多个器件样品。50％截止波长为4.3μm的中波器件的峰值探测率达到1.7×1011cmHz1/2/W。对比研究了干法刻蚀工艺和湿法腐蚀工艺对InAs/GaSb二类超晶格探测器性能的影响，发现湿法腐蚀对台面侧壁的横向腐蚀会对降低探测器性能。另外制备了经过SiO2钝化和未经过SiO2钝化的单元器件样品，结果表明经过SiO2钝化的器件的反向偏压下的暗电流密度降低了约两个数量级。　　5.开展了128×128InAs/GaSb二类超晶格焦平面器件研究。设计了128×128InAs/GaSb二类超晶格面阵器件的光刻掩膜板及工艺流程；通过湿法腐蚀形成台面、SiO2磁控溅射沉积钝化、金属沉积和铟柱形成等工艺，成功制备了128×128像元，中心距为50μm，台面面积为40×40μm的面阵器件。利用制备的焦平面样品，在77K工作温度下成功演示了对室温背景目标的红外热成像。另外，进行了GaSb和InAsSb的选择性腐蚀研究，实验测定了不同双氧水成份的几种腐蚀液对GaSb和InAs0.91Sb0.09两种材料的腐蚀选择比，为将来进一步研究GaSb衬底减薄和去除提供思路和实验基础。