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量子阱红外探测器（QWIP）在过去的几年中得到了迅速的发展。和传统材料HgxCd1-xTe制备的红外探测器相比，量子阱红外探测器可以形成大面积、低功耗、低成本、高均匀性和高灵敏度的焦平面列阵（FPA）成像系统。在线性阵列和焦平面阵列的快速发展，显示了QWIP技术在长波红外大面积焦平面阵列和多色成像应用方面的巨大潜力。 但是，对于普遍使用的n型（110）GaAs QWIP，由于量子吸收的选择定则，是不可能对垂直入射的红外辐射进行吸收。所以，为了提高器件的响应率和探测率，必须对QWIP器件的表面做一些特殊结构或器件，譬如45度磨角，一维、二维周期光栅，无序光栅，C-QWIP等。 本论文针对Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体GaAs／AlGaAs超晶格材料构成的制造量子阱红外探测器的电学性能、光耦合性能进行研究和分析，主要内容包括： （1） 根据量子阱红外探测器探测波长的需要，简要地讨论几种超晶格量子阱能级结构计算模型；对GaAs／AlGaAs量子阱红外探测器的响应率、探测率的影响因素进行初步分析；讨论了量子阱红外探测器暗电流的形成机制，分析器件的暗电流特性。 （2） 量子阱红外探测器对垂直于阱层面的入射光吸收具有禁戒性。只有电矢量垂直于多量子阱生长面的入射光，才能被子带中的电子吸收而从量子阱的基态跃迁到激发态，导致电导率的变化而被器件所探测。为了加深对量子阱带间跃迁红外光吸收特性的了解，优化光耦合设计，我们分析了量子阱子带跃迁与红外辐射的依赖关系，对各种光耦合模式的设计思想，性能及适用范围进行了介绍，基于模态扩展方法、有限时域差分法等理论工具，我们分别对量子阱红外探测器的几种光耦合模式进行了研究，得到器件的光耦合几何参数随响应波长的变化曲线。把此曲线作为优化光耦合模式的依据。内容主要有： （a） 从增加器件的吸收系数角度出发，讨论如何优化磨角光耦合模式的设计。 （b） 甚长波QWIP的二维周期光栅的结构参数以及无序光栅的设计。 （c） 对工艺过程可能造成的影响，譬如刻蚀误差造成的“毛刺”现象、“盆型”光栅以及圆柱形光栅也进行了讨论。 （d） 波纹耦合（C—QWIP）与45度磨角耦合、二维周期光栅的分析比较。本论文的主要创新工作主要有： （1） 在甚长波QWIP（响应波长九=14.7μm）的二维周期光栅的最佳结构参数的计算中涵盖了（0，∞）所有可能阶的衍射波；利用有限时域差分法，模拟量子阱层的光场强度分布情况，给出了甚长波光耦合结构参数的较为理想的设计结果。 （2） 对工艺过程可能造成的影响，如刻蚀底部不平整性、不规则光栅形状等