目前,量子阱红外探测器（QWIPs）由于其波长可调、微纳加工工艺简单成熟、成本低廉、材料均匀性高等优点,已经成为红外探测领域中备受关注的研究热点。这种探测器可以实现对特定波长的红外辐射的高灵敏度检测,且具有无光谱串扰性,在甚长波红外探测和多色探测等领域有着特有的优势。在气体探测领域,QWIPs可以通过调节量子阱材料组分,实现对具有特征吸收谱线或发射谱线的气体的识别探测,如强温室气体SF6的特征吸收带位于10.55μm附近。但由于气体的特征吸收/辐射带宽通常较窄（＜300nm）,一般的气体探测器很难满足,目前主要是通过在探测器结构上增加滤波器或者法布里-珀罗滤波芯片等方式是实现对特征气体的探测需求,而这种滤波结构的制作工艺较为复杂,难以实现大面积和均匀性的要求,且滤波器本身会受到温度、偏振等因素的影响,对测量结果造成误差。本文针对SF6气体,设计了一种具有金属谐振腔结构的量子阱红外探测器,其半高宽可达300nm,这为气体探测领域提供了新的方法和工具。本文以金属谐振腔为对象,通过理论模拟和实验验证,研究了金属谐振腔对称度和其他结构参数对器件性能的影响,并通过焦平面工艺成功制备了共振波长为10.5μm的QWIPs器件,为小台面器件的焦平面工艺提供了一种新思路。具体内容包括:1.模拟仿真:通过有限元数值法设计了适用焦平面工艺的3D金属微腔结构量子阱红外探测器,并深入探究了谐振腔的结构对称度、台面尺寸、光栅参数等因素对谐振腔的共振模式和共振波长的影响,同时得到了针对10.55μm波长的具有高量子效率的器件结构参数。2.工艺实验:根据模拟仿真得到的结构参数,设计了小台面器件的焦平面工艺流程,并通过光刻显影技术、ICP-RIE刻蚀、化学湿法腐蚀、电子束蒸发、磁控溅射生长金属、PECVD沉积薄膜、倒焊互联等工艺步骤成功制备了QWIPs器件。3.器件性能测试:通过PL谱测试、暗电流测试、黑体响应测试、光电流谱测试等性能测试,对制备器件的材料及器件的性能进行了测试,实验结果表明,制备得到的量子阱红外探测器共振波长位于10.54μm附近,与器件的模拟仿真结果基本一致,说明了模型的可靠性,且其半高宽能达到320nm左右,品质因子Q达到了35,峰值响应率能达到0.26A/W左右。