近年来,MgZnO宽禁带半导体凭借其独特的材料特性受到了研究人员的广泛关注,是当前光电子和光通信器件领域研究热点之一。由于ZnO和MgZnO可以形成具有很高电子浓度和电子迁移率的二维电子气（Two Dimensional Electron Gas,2DEG）,因此,在异质结光电器件制备领域极具应用潜力。目前为止,ZnO/MgZnO量子级联探测器（Quantum Cascade Detector,QCD）由于具有高的探测率、低的暗电流以及噪声得到了研究人员的关注,但是目前的研究还仅限于材料和工艺的改进,对于ZnO/MgZnO异质结带来的极化效应对QCD的影响还有待探索。除此之外,噪声对于探测器来说也是关键的参数之一。因此,本文分别针对极化效应对ZnO/MgZnO量子级联探测器基本特性的影响以及其噪声特性展开了研究,具体工作内容如下:1.根据理论分析,对ZnO/Mg_0.3Zn_0.7O量子级联探测器进行建模并研究其基本特性。QCD的每个周期都包含一个用于吸收光子的有源区,即ZnO量子阱和一个用于完成电子输运的“声子阶梯”,总共由30个周期组成。基于考虑了极化效应的Schr?dinger-Poisson方程的自洽求解方法,可以得到探测器的电场、电势分布、子带能级和波函数等。模型中给出了ZnO/MgZnO量子级联探测器中较为重要的散射机制,如纵光学-声子散射（Longitudinal Optical Phonon Scattering,LOS）、压电散射（Piezoelectric Scattering,PES）、界面粗糙散射（Interface Roughness Scattering,IRS）、位错散射（Dislocation Scattering,DIS）、电离杂质散射（Ionized Impurity Scattering,IIS）和合金无序散射（Alloy Disorder Scattering,ADS）。在此基础上,研究了极化效应下不同散射机制对R₀A和探测率特性的影响。其次,在黑暗情况下模拟仿真电子从束缚态跃迁到束缚态的过程,获得并分析QCD的暗电流、R₀A和光响应度特性。此外,由于探测率主要受约翰逊噪声以及黑体背景辐射产生的光子噪声的影响,所以将其考虑到QCD的探测率特性的计算中。最后,研究了在不同的掺杂浓度N_d下探测器性能的变化。研究结果表明,考虑了极化效应的暗电流比没有考虑极化效应的小,而探测率恰恰相反。在温度从57 K上升到400 K时,QCD的峰值响应波长维持在5.55μm左右,并且不会发生红移现象,峰值响应度仅下降了6.37%。2.为了能够更好的研究量子级联探测器的噪声特性,通过计算每一子带间跃迁的等效电阻,建立ZnO/Mg_0.3Zn_0.7O量子级联探测器的噪声等效电路。为了清楚起见,本次研究给出的是简化的噪声等效电路。通过对量子级联探测器噪声的理论研究,建立理论仿真模型,研究了每一子带间对量子级联探测器噪声的贡献、频谱特性以及温度对噪声特性的影响。考虑到掺杂浓度会影响到电子的分布,从而影响器件的散射,因此研究了不同掺杂浓度对噪声特性的影响。通过分析主要子带之间的噪声贡献,优化器件结构以降低器件噪声。结果显示:在电压小于0 V时,暗电流噪声以子带E1’-E2和E1’-E3之间电子跃迁所产生的噪声为主。在电压大于0 V时,暗电流噪声以子带E2-E1和E5-E1间转换的贡献为主。对于噪声频谱特性,其截止频率为2.7 GHz,其噪声信号值约为-261 dBm/H。暗电流噪声密度随着温度的上升而增大,但其整体的增大速度逐渐减小。另外,随着N_d的增大,暗电流噪声密度是上升的,但是噪声等效功率是在减小的。对于通过优化后的探测器,暗电流噪声密度是有所下降的。因此,本章的工作对于设计高质量QCD十分有意义。本文的工作内容为ZnO/MgZnO量子级联探测器的设计及优化提供了一定的参考。