近年来人工智能、大数据、智慧城市等新兴产业领域对红外信息的探测和智能感知等方面有着强烈的需求,红外探测器应具有轻便、低成本、低功耗、高性能等特点。锗（Ge）材料具有高载流子迁移率,在光通信波长（1.55 μm）具有较大的吸收系数（≈103/cm-1）,且与硅（Si）工艺兼容,因此是制备近红外光电探测器的优异材料之一。Ge纳米线光电探测器具有高的光电流增益,但一般采用金属催化化学汽相沉积方法生长的Ge纳米线生长方向垂直于衬底,难以精确定位和集成化,此外Ge纳米线光电探测器暗电流偏大。围绕这些问题,本文开展了三维Ge浓缩法制备Si基Ge纳米线及其光电探测器的研究。主要工作内容和创新点如下:1.采用Ge浓缩法制备出Si基Ge纳米线。基于三维Ge浓缩模型,计算设计了绝缘体上GeSi纳米线的结构参数,通过电子束曝光和氧化退火等工艺过程,制备出高结晶质量、尺寸可控、位置可控的Si基Ge纳米线。2.利用SILVACO模拟软件的ATLAS模块设计模拟了 Ge光电导探测器,分析了光电流增益的来源。模拟光电导探测器,在氧化物和半导体界面处添加界面电荷、界面缺陷态以及材料中的杂质缺陷态。观测这三种缺陷态对光电流的影响,认为这些缺陷态产生photogating效应,是产生光电流增益的主要原因。3.研制出具有超高比探测率和低暗电流的Si基Ge纳米线金属-半导体-金属结构光电探测器。研制了不同宽度的Ge纳米线光电探测器,发现随着纳米线宽度从170 nm减小到35 nm时,光电探测器的光电流增益从6.31×104增加到4.47×106;宽度为35 nm的Ge纳米线光电探测器在0.51 V的偏压及560 nm的单色光下,暗电流低至5.1 nA,比探测率高达1.26×1014 cm.Hz1/2·W-1;光电探测器超高的光电流增益可能是由于Ge浓缩过程中形成的SiGeOx中的氧空位作为电子陷阱的photogating效应引起的。