面对如今流量负载的爆炸式增长,我们需要一种更高带宽的光电器件以处理更大的数据量,同时需要降低其成本。近红外波段是数据通信的重要波段,制备在此波段内具有高速、高效率的硅基光电探测器,是光通信技术发展的需求,也是实现光电探测器与其他信号处理模块单片集成的需要,对半导体行业的发展具有重要的意义。然而,传统的硅基光电二极管在近红外波段光吸收率较低,要获得较高量子效率就需要增加吸收层的厚度,这样会导致光生载流子传输时间增加,限制数据的传输速率,难以同时满足对高速与高效率的要求。因此,需要在不增加厚度的情况下,提高本征层的吸收效率。本论文研究了一种集成了表面微纳捕获孔周期结构的金属-半导体-金属（简称MSM）高速高效率硅基光电二极管,其制造工艺与CMOS集成电路工艺完全兼容,可实现硅基单片集成,减少制造和封装的成本。器件设计过程中,采用时域有限差分（简称FDTD）有限元仿真软件进行多种不同微纳结构的光学仿真,并进行了吸收效率的计算分析,对比不同孔径、周期、衬底条件下的吸收效果,找到了使量子效率达到最佳的微纳结构参数。FDTD仿真结果显示,当Si吸收层厚度为1.5μm时,在波长850nm处的吸收效率达到了46%。在此基础上又采用严格耦合波法（简称RCWA）方法与FDTD软件对光在吸收层内部的传播模式进行了研究,分析了光弯曲和和横向传播模的形成机制,为微纳周期孔结构的光捕获与吸收增强提供了理论解释。最后使用计算机辅助设计技术（简称TCAD）仿真软件对MSM结构在外加偏压下的内部电场分布进行了分析。Matlab仿真结果显示,器件的3d B带宽可达25GB/s。同时开展了器件的版图设计和加工,研制出了几种不同表面微纳限光结构的MSM硅基光电探测器。对研制出的光电探测器进行了光电性能测试,使用光谱响应测试系统测试其响应度、量子效率及暗电流等参数,并对探测器的响应带宽进行了计算。测试结果显示,探测器在850nm处的响应度达0.42A/W,外量子效率为61%。