移动互联网的迅猛发展,数据容量的爆炸式增长对信息的传输、存储、交换和处理都提出了新的挑战。光纤通信技术因为具备大带宽、低损耗的优点承载了90%以上的信息传输容量,然而大容量的传输需求需要更大容量的光纤传输系统。另一方面,无线宽带接入技术也是产业界和学术界关注的热点,下一代无线通信系统中可能将载波频率提升到太赫兹波段。硅基光子集成系统具有利用大规模制作来降低成本的潜在优势,是近年来国际上研究的重点。研究硅基光电探测器的性能改善对发展大容量的硅基集成光纤通信技术以及实现太赫兹的发射和接收具有重要的意义。论文围绕硅基光电探测器的性能改善及其在太赫兹技术中的应用开展了理论和实验研究,代表性研究成果有如下几点:（1）构建了硅锗光电探测器的仿真模型,同时分析了探测器有源区掺杂条件的仿真方法。构建的光学和电学仿真模型得出的仿真结果与实验结果吻合度很高,仿真模型的准确性为后续硅锗探测器的器件设计奠定了基础。（2）研究了提升硅基锗雪崩光电探测器的带宽及其鲁棒性的方法。提出了一种利用双本征区结构来增强器件内部的电感增益峰值效应进而提升器件带宽的方案。该方案中,光生载流子在锗本征区利用碰撞电离效应实现雪崩倍增,光生空穴在硅本征区利用碰撞电离效应增强等效电感。同时,增加的硅本征区可承受更高的偏置电压从而提升器件的鲁棒性。研制的硅基锗雪崩光电探测器最大增益为14,增益带宽积达到182 GHz。工作在10.5 V的高反向偏压下仍具有24.3 GHz的大带宽,在20 Gbit/s速率下无误码灵敏度相较于无增益状态提升了6.1 d B。（3）研究了提高硅锗光电探测器饱和输出功率的方法。提出了一种基于掺杂调控的方案,通过对器件掺杂区域的浓度进行优化设计并采用常规工艺来制作。该方案利用了光生载流子浓度不能超过临近收集层掺杂浓度的饱和特性。相较于其它硅锗探测器,饱和光电流性能改善了近85.7%,最大饱和光电流密度达到1.82 m A/μm3,在5 GHz速率下的-1 d B抑制电流也展示出了57%的提升。（4）利用硅基光电探测器与宽带蝶形天线集成来实现太赫兹的发射与接收,进而实现芯片间的太赫兹互连。一方面,基于高功率硅锗探测器的太赫兹发射器实现了10 GHz-1 THz范围的太赫兹波发射,并在100 GHz时具有最大8 n W的辐射功率。硅锗太赫兹接收器实现了10-300 GHz范围的太赫兹波接收,在100 GHz时获得了3.6μA/W-1/2的转换效率。随后,利用硅锗太赫兹收发器实现了10-100 GHz范围内硅基芯片间的互连。另一方面,还利用大带宽的新型硅基等离子体石墨烯光电探测器与蝶形太赫兹天线集成来实现太赫兹的发射,在50-300 GHz范围内发射的太赫兹频谱具有较高的平坦度,在145 GHz时具有最高5.4 n W的发射功率,为实现大带宽的太赫兹辐射探索了新的途径。