近年来,光电技术发展迅猛;因IV族半导体材料的光电子器件在光电子集成于高速光通信等应用广泛,而被认为是红外光电探测器的优质选择。但IV族的Si、Ge都属于间接带隙半导体,电子跃迁效率较低;其限制了Si、Ge在光学领域的应用。而将Sn掺入Ge中形成的GeSn合金半导体可被转化为直接带隙且带隙可调;使得GeSn材料制备的光电探测器在红外光探测中有着巨大前景。本文使用MBE生长制备的锗系半导体中的GeSn、GeBi薄膜,后通过对薄膜的微观结构研究与器件结构的仿真进行优化;并基于薄膜分析与仿真优化的基础制备了锗系PIN红外光电探测器件及其2×2光电阵列,而本文的主要工作与研究成果如下:（1）使用MBE制备不同源生长温度下的GeSn、GeBi薄膜,制备得GeSn薄膜其Sn含量为15.72%～22.34%,GeBi薄膜中Bi含量范围在4.32%～13.39%。后XRD、AFM对薄膜得微观结构进行研究分析,可知在生长温度Sn源为1000℃、Bi源为450℃的条件下制备的Sn含量16.81%的GeSn、Bi含量8.72%的GeBi薄膜具有良好的质量无Sn、Bi析出现象;薄膜红外吸收效率高。（2）基于Sentaurus仿真软件对锗系的PIN光电探测器进行了光电特性的仿真与分析。研究了PIN光电探测器的P、I、N各层厚度与P层、N层掺杂浓度对器件的量子效率、响应度、伏安特性的影响,并对其进行分析。仿真研究表明器件各层对于光电性能有着正相关的影响,量子效率、响应度与光电流随其厚度增大而增大。而P层、N层的厚度的增大使得器件的探测范围向长波方向偏移,但实际厚度不能无限增大,且N、P层掺杂浓度的增大能够一定程度地降低器件暗电流从而提高光暗电流比。实际设计的器件结构应当综合考虑合适的厚度与掺杂浓度。（3）基于薄膜分析与器件仿真得到结构参数,在I层厚度为120 nm时制备了不同P层、N层厚度的硅基锗系光电探测器件;分析验证了P层、N层厚度对于器件性能的影响,发现厚度影响效果与仿真结果一致,制备的光电探测器件0 V偏压下暗电流在1.21×10-10A～4.93×10-9A范围;最大光电流为393.6 n A,最大光暗电流比为398。并基于具有最大光暗电流比的器件单元参数制备不同通光窗口大小的2×2光电阵列,并测试其光电特性与阵列单元器件性能的一致稳定性;得到阵列单元性能波动在10%左右,具有较高一致性的2×2光电阵列。