伴随着在军事领域对高性能、低成本红外技术的需求地不断更新,作为红外技术的先导和核心的红外探测器在历经了半个多世纪的研究和高速发展后,迈入了以高探测率、大面阵、低成本、多光谱为技术特点的第三代。以大面阵InSb中波红外探测器和In As/GaSbⅡ类超晶格为代表的锑基红外探测器,凭借自身优异的物理特性和成熟的ⅡI-V族材料生长技术和器件制备技术,成为第三代红外探测器的佼佼者。设计与开发高性能、低成本的ⅡI-V族红外焦平面探测器对各国军事探测领域发展具有重要的意义。InSb红外探测器历经了几十年的高速发展,性能不断提升,已日趋成熟。晶片表面加工的技术和质量,已成为提升大规模、小尺寸InSb红外探测器性能的主要制约因素。本文基于Silvaco-ATLAS平台,研究了界面陷阱对背照式In Sb光伏型红外焦平面阵列的瞬态响应特性、稳态响应特性和暗电流特性的影响,并从微观机理上对这些影响进行了深入剖析。具体工作如下:1.基于Silvaco-ATLAS平台,建立了基于物理模型的背照式InSb光伏型红外探测器芯片的二维数值模型;利用Silvaco-ATLAS研究了InSb光伏型红外焦平面阵列在光激发条件下的光生载流子的产生、扩散、复合,以及少子的传输、少子的收集、电流输运特性等物理过程,分析了探测器芯片的工作机理,研究了影响探测器性能的主要因素（如探测器的结构参数、工艺参数等）对探测器性能的影响,并从微观机理上对仿真结果进行了分析。2.考虑类施主型界面陷阱对背照式InSb光伏型红外探测器光电性能的影响,对InSb红外探测器芯片的物理模型进行了修正;利用Silvaco-ATLAS仿真研究了界面陷阱对InSb光伏型红外探测器的稳态响应特性、瞬态响应特性和暗电流特性的影响,深入分析了界面陷阱对InSb焦平面阵列的量子效率、串音和瞬态光响应影响的内部机理;在研究界面陷阱对InSb光伏型红外探测器的瞬态响应特性的影响时,首次发现了空穴电流密度分布中的“黑洞”效应,并讨论了“黑洞”的形成机理。以In As/GaSb为代表的锑基Ⅱ类超晶格红外探测器具有良好的带隙和能带结构可调性、优越的光学吸收特性、良好的材料大面积均匀性和较好的暗电流抑制特性,依托成熟的ⅡI-V族材料生长和器件制备技术,成为第三代红外探测器的最佳选择之一,获得了高速的发展。然而InAs/GaSbⅡ类超晶格红外探测器的理论优势并没有完全实现,而且国内对Ⅱ类超晶格红外探测器的研发还属于初期阶段。本论文实际生长了高性能的In As/GaSbⅡ类超晶格短波红外材料,并利用该材料制作了能够清晰成像的128×128元的单色短波红外焦平面阵列,并进一步优化了钝化工艺。具体说来,主要做了以下工作:1.利用MBE设备在（100）晶向的n型掺杂GaSb基片上生长了200周期的4ML InAs/8ML GaSb Ⅱ类超晶格材料。其设计周期厚度为3.66nm,实际生长的周期厚度为3.97nm。超晶格材料存在张应力,InAs/GaSb Ⅱ类超晶格材料与GaSb衬底的晶格失配为0.33%。77K时其峰值波长为2.8μm。由PL谱图可以看到我们生长的InAs/GaSb T2SL材料对工作温度的依赖性很小,将其制成短波红外探测器,其工作温度较MCT短波红外探测器更高。2.利用生长完成的In As/GaSb Ⅱ类超晶格材料制备了128×128元的单色短波红外焦平面阵列,可以清晰成像。该焦平面阵列采用背照式台面型PIN结构,台面尺寸42μm×42μm,像元间距50μm。其工作温度为77K,峰值响应波长为2.8μm,峰值探测率为1.3×10¹11 cmHz^1/2W^-1,R₀A为2.0×10⁶Ω×cm²,量子效率达35%,盲元率小于9%,非均匀性小于10%。3.由于InAs和GaSb容易氧化形成单质,使表面粗糙度增大,并会引入表面态,这样一来会增加表面非辐射复合,二来会在器件表面与电极之间形成导电通道,都会相应增加暗电流。所以表面钝化的优劣对InAs/GaSbⅡ类超晶格红外探测器的性能至关重要,我们对钝化工艺进行了优化。试验中选取了四种钝化方法进行比较,这四种钝化方法分别为:阳极硫化加ZnS双层钝化,PECVD生长SiO₂薄膜,PECVD生长SiNx薄膜和（NH₄）₂S化学硫化加ZnS双层钝化。最终,在InAs/GaSb Ⅱ类超晶格短波红外焦平面阵列制作过程中采用了效果最好的阳极硫化加ZnS双层钝化的方法进行钝化。