作为第三代半导体材料的GaN属直接带隙半导体，具有禁带宽度大、电子漂移速度高、介电常数小等优点。优越的物理化学稳定性使其可以在苛刻的条件下工作，适合制备多种器件。特别是其三元合金AlGaN，随Al组分的变化禁带宽度在3.4～6.2eV之间连续变化，对应波长范围为200～365nm，是制作紫外探测器的理想材料之一。　　 本文从研制性能优良的GaN基p-i-n列阵紫外探测器的要求出发，主要围绕GaN基紫外材料、关键工艺、焦平面探测器展开工作，对GaN/AlGaN p-i-n材料的高分辨X射线衍射、p-AlGaN的欧姆接触、n型高Al组分AlGaN的持续光电导、AlGaN的ICP刻蚀、128×1 GaN/AlGaN紫外焦平面探测器等方面展开了细致的研究，取得了一些有意义的创新结果。　　 材料质量是制约GaN基光电器件进一步提高的瓶颈，如何将材料质量和器件性能联系起来，对材料的结构设计与器件的性能提高都是十分重要的。本文通过高分辨X射线双轴晶、三轴晶衍射对142＃、151＃两种可见盲GaN/AlGaN紫外焦平面探测器材料进行了系统的评价。通过PV函数法拟合从倒易空间图(RSM)中分离出衍射峰的方法计算了多层外延材料中的位错密度。结果表明，142＃的p-i两层比151＃p-i两层的位错密度高两个数量级，器件光电性能与材料晶体质量有密切的联系。　　 高Al组分AlGaN的p型接触问题及其材料本身缺陷的问题，是影响GaN基光电器件性能的两大关键因素，本文对高Al组分AlGaN进行了探索性研究。采用传输线模型和快速热退火研究了Ni/Au与p-Al0.35Ga0.65N的接触，结果表明：即使在优化的实验条件下，界面仍然具有很大的肖特基结；在500℃空气中快速热退火4min获得了较小的比接触电阻1.98Ω·cm2。制备了高Al组分n-Al0.45Ga0.055N光导器件，该光导器件具有明显的持续光电导效应，持续光电导的衰减时间常数高达2.22×109s，是目前报的最大的衰减时间常数，如此大的衰减时间常数说明高Al组分AlGaN中含有大量的缺陷。　　 耐腐蚀是III族氮化物的特性，也是GaN基器件制备的难点之一，本文系统地研究了AlGaN的感应耦合等离子体(ICP)刻蚀。首先探讨比较了湿法腐蚀以及几种常用的干法腐蚀，介绍了干法刻蚀在AlGaN紫外探测器制备中的使用情况及趋势；介绍了ICP刻蚀的设备和原理。刻蚀实验选用的气体为Cl2、Ar、BCl3，从不同气体比例、不同ICP功率、不同直流偏压对ICP刻蚀AlGaN进行了工艺研究。采用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)对刻蚀形貌进行了表征，采用X射线光电子能谱(XPS)研究了刻蚀前后材料表面的化学变化，并采用传输线模型(TLM)测量了刻蚀前后材料方块电阻对材料电学损伤进行了分析；采用快速热退火改善刻蚀损伤也进行了研究。实验发现：BCl3含量的增加有利于刻蚀表面平滑，但使得刻蚀速率下降；ICP功率对刻蚀速率、刻蚀形貌影响不是很大；直流偏压直接影响着刻蚀速率，过大或过小的直流偏压都引起表面粗糙。另外，刻蚀表面和材料质量有很大的关系，均匀组分的材料可以获得更好的刻蚀形貌；XPS表明，刻蚀后表面含氧量增加，这可能是刻蚀后造成的品格损伤使得Al更容易被氧化；随着Al组分的增加，刻蚀速率减慢。传输线模型测试表明，刻蚀后不可避免的产生损伤，但各条件下的损伤相差不大。综合刻蚀速率、刻蚀形貌、刻蚀损伤，推荐刻蚀条件为：ICP功率350W，直流自偏压-120V，Cl2/Ar/BCl3气体流量8sccm/2sccm/20sccm，刻蚀过程中反应室压力为1Pa。该工艺已应用于AlGaN紫外探测器的制备。　　 利用MOCVD方法在蓝宝石(0001)衬底上生长的两种p-i-n型GaN/AlGaN外延片，国内首次制备出高性能GaN/AlGaN异质结128x1线列背照式可见盲紫外焦平面探测器。142＃器件的响应区域为310～365nm，在363nm附近响应率最大，达到0.046A/W，优值因子RoA达到2.07×107O·cm2，对应的探测率达到1.49×1012cmHz1/2W-1。151＃器件的响应区域为310～365nm，在363nm处响应率最大，达到0.20A/W，优值因子RoA达到2.13×108O·cm2，对应的探测率达到2.26×1013cmHz1/2W-1。焦平面测试表明，在312nm处，151＃线列器件的平均响应率为0.164A/W，最小响应率为0.144A/W，最大响应率为0.223A/W，器件无盲元，响应率不均匀性为8.82％。151＃线列焦平面获得了清晰的可见盲图象。151静GaN/AlGaN焦平面紫外探测器是国内首次制备出的高新能GaN/AlGaN异质结背照式紫外可见盲焦平面探测器，接近国际先进水平。对比分析142＃和151＃的动态零压电阻、串联电阻、响应率等，并结合第二章的高分辨X射线衍射，结果表明：材料晶体质量与器件性能有密切的关系，正是151＃p、i两层的GaN质量比142＃好，使得151＃的动态零压电阻高，串联电阻低，响应率高。为了更好的理解异质结器件性能，推导了异质结量子效率公式，建立了异质结p-i-n光电响应模型，并成功的对两种器件进行了拟合。结果表明：窗口层n区对量子效率几乎没有贡献；器件的量子效率主要来自i区，但i区通常并不能全耗尽，靠近n区的部分产生扩散电流、靠近p区的部分产生的是漂移电流；p区对量子效率的贡献也非常小，但当i区的厚度较小时，p区对量子效率将产生一定的贡献。另外，拟合结果发现材料晶体质量对少子寿命影响明显。响应模型的建立对于理解背照式紫外探测器的响应机理和合理设计紫外探测器是十分有帮助的。