随着半导体行业和探测技术的快速发展,人们不再满足于对单色光波段的探测,逐渐将探索方向转向为双色或多色光波段的探测;当前随着半导体材料生长制备工艺的不断成熟,双色集成光电探测器的相关报道越来越多。以GaN为代表的Ⅲ族氮化物具备宽禁带、高饱和电子速率等优点,且光谱范围可以覆盖近红外到太赫兹,是具有广泛应用前途的子带间光电子器件材料;随着Ⅲ族氮化物量子阱红外探测的研究发展,GaN基材料逐渐成为制备双色集成光电阴极的首选材料。当前紫外-红外双色集成光电固体探测器虽然在快速发展,但紫外-红外双色集成光电阴极依旧处于起步状态。本文就GaN基紫外-红外双色集成光电阴极的结构设计、子带跃迁理论、光学仿真研究、制备工艺和光电特性测试分析等方面开展研究。首先,本文根据半导体光电发射、量子力学等理论设计了一种新型p型掺杂的GaN基量子阱紫外-红外双色集成光电阴极结构,简述了其探测机理、材料特性并建立了双色集成光电阴极的工作模型。其次,通过Silvaco TCAD软件对光电阴极的性能进行仿真对比分析,发现结构在紫外波段220-260nm光谱响应峰值约为58.4m A/W,在红外波段0.8?处光谱响应峰值为0.07m A/W、1.8?处光谱响应峰值为0.37m A/W,且在可见光波段具备“日盲”特性。后续通过对阴极结构进行优化仿真确定其外延层的最佳参数范围。第三,选取一组外延层参数进行阴极结构的生长,使用表征工具对结构进行表征测试,通过工艺制备获得固体探测器件,并对其进行光谱测试。测试得到结构在紫外光波段253.7nm时的光谱响应值为9m A/W,在红外光波段780nm处的光谱响应峰值为0.012m A/W,在可见光波段具有“日盲”特性。后续对生长的原片进行Cs/O激活测试发现其在紫外光波段250nm处有一光谱响应峰值约为25m A/W,在可见光波段具有“日盲”特性,其整体光谱响应变化趋势与仿真结果基本一致;但由于测试条件影响,在近红外光波段未测得信号。第四,在量子阱基础上提出了量子级联结构,设计了一种新型p型掺杂的NEA QCD GaN/AlGaN紫外-红外双色集成光电阴极结构,仿真发现结构在紫外波段220-260nm光谱响应峰值约为58.4m A/W,在红外波段1.8?处光谱响应峰值为0.30m A/W,且在可见光波段具备“日盲”特性。后续通过对阴极结构进行优化仿真确定其外延层的最佳参数范围。