本文对新型人工光子微结构Hg Cd Te中长波焦平面红外探测器进行了数值模拟和理论分析。通过揭示人工微结构的设计对器件性能的影响,明确了光场操控对提高Hg Cd Te器件性能的重大意义,为改进或优化Hg Cd Te红外探测器件的制备工艺过程提供了可靠的判断依据,为Hg Cd Te红外探测器件工程化应用提供了基础指导。通过引入人工光子微结构,可以在维持原有探测率不变的前提下显著降低暗电流带来的探测噪声,从而提高器件性能。研究结果将为提高第三代Hg Cd Te焦平面红外探测器性能提供理论和技术支持。首先,成功地在二维及三维模拟中将时域有限差分方法(FDTD)计算所得的光场耦合入有限元(FEM)数值计算半导体器件模拟中。利用关联后的时域有限差分和有限元数值器件模拟方法,结合金属色散模型、电导率吸收模型、扩散漂移模型、泊松方程、电流连续性方程等,对不同尺寸的台柱结构器件进行了二维“光学”和“电学”模拟、对不同尺寸的金属栅-介质-金属结构器件进行了三维“光学”和“电学”模拟,计算得到了器件的吸收谱、光响应谱、暗电流及电场分布特性。通过分析暗电流和量子效率变化,获得了最大程度减小暗电流的同时维持较高量子效率的设计方案。其次,设计了亚波长陷光结构光伏型Hg Cd Te红外焦平面探测器和表面等离子体激元增强光导型Hg Cd Te红外探测器。建立了Hg Cd Te红外探测器的关键光学和电学设计参数数据库,如迁移率、少子寿命、扩散长度、带隙、介电常数、电导率、吸收系数等。完善了色散模型、扩散漂移模型、电导率模型。构建了几种典型的器件结构,如台柱、孔洞或金属栅-介质-金属。对于周期性台柱结构的光伏器件,研究发现在低填充比条件下这种台柱结构具有很强的陷光效果,实现了原响应率不变时通过减小体积来减小暗电流的目标。相比于传统的台面或平面n-on-p/p-on-n结构,这种陷光台柱结构不仅提高了器件的性能而且可以与大规模焦平面阵列兼容,表明此亚波长陷光结构红外探测器具有良好的应用前景。对于金属栅-介质-金属的光导器件,金属表面等离子体激元对于光场的局域调制效应,可以提高光场的强度以及提高光与介质的相互作用时间,从而提高探测器的灵敏度和响应率。最后,参考理论得到的器件尺寸参数,利用电子束光刻方法初步实验研究了基于引入表面亚波长金属光栅增强光吸收的超薄型光导型Hg Cd Te探测器。