工作在1-3μm的近红外探测器件，在空间遥感、大气监测、资源勘探等领域都具有重要的应用价值和前景。由于InGaAs材料可以覆盖1-3um近红外波段，具有高吸收系数、高迁移率，高工作温度下高探测率，良好的均匀性和稳定性，优秀的空间抗辐照性能等优点，因此InGaAs探测器是近年来最具发展前景的近红外探测器之一。InGaAs探测器波长可调节，灵敏度较高，但随着空间遥感等军事领域需求的不断提高，要求InGaAs红外探测器应具有更小的暗电流。由于PIN结构红外探测器制作工艺简单、响应度高，目前在设计器件时一般都采用该结构。在器件实际制作之前，对其结构和性能进行模拟、优化，能大大节约资源，提高效率。针对通信用的In0.53Ga0.47As探测器和APD结构InGaAs红外探测器，已经有了大量的研究工作的报道，一种模拟的方法是使用SPICE电路模型模拟器。对材料、结构不同的光电探测器建立对应的电路模型。研究其光电特性。另外一种就是基于载流子连续性方程和泊松方程建立器件模型，利用数值计算工具进行器件特性的分析。综上所述，利用模拟计算的方法优化延伸波长InGaAs探测器的器件结构，从而有效降低暗电流、提高器件光电性能是一项非常有意义的工作。本文采用Crossright公司设计的APSYS对InGaAs红外探测器进行模拟计算，APSYS是一款2D/3D有限元分析软件，它包括了许多物理模型，例如热载流子输运，异质结模型，热分析，拥有强大的模拟功能。这里我们的模型是基于漂移-扩散模型，通过求解自洽解泊松方程、电流连续性方程来得到较为精确的模拟曲线。从而对器件进行优化及设计。本文在验证了APSYS可靠性的基础上，开展了高性能延伸波长InGaAs近红外探测器的研究工作。为了得到暗电流更小的InGaAs红外探测器，本文对探测器材料体系、入光方式的选择进行了计算和讨论，并设计了新型复合盖层InGaAs红外探测器-即PNN盖层InGaAs探测器。得到了以下结论：1.研究结果表明器件中各层结构对器件的光电性能都有显著影响。InAlAs相对于InP和InAsP更适合作盖层材料。此外，相比InP衬底，以GaAs为衬底的器件具有更加优良的光电特性。InP衬底器件适合背面入光，而GaAs衬底器件适合正面入光。吸收层厚度增加会导致暗电流、光电流增大，吸收层厚度在2um到3um时器件具有最佳光电性能。同时，可以通过改变缓冲层材料结构对器件的能带进行有效调控。背面入光下，缓冲层和衬底厚度对器件光电特性有显著影响，而缓冲层存在最佳载流子浓度，但改变衬底载流子浓度无影响。2.为了满足空间探测等领域的需要——降低暗电流，设计了In0.82Ga0.18As红外探测器的新型结构，优化了复合盖层材料体系、厚度、载流子浓度。计算结果表明，InAlAs/InAsP/InGaAs PNN复合盖层PIN结构InGaAs红外探测器在0.1V偏压下，暗电流值为4E-6A；InAlAs/InAsP/InAlAs PNN复合盖层PIN结构InGaAs红外探测器在0.1V的偏压下，暗电流的值为2E-6A。设计的新型复合盖层InGaAs红外探测器与常规PIN结构InGaAs红外探测器相比，暗电流均小1个数量级。3. InAlAs/InAsP/InGaAs PNN复合盖层PIN结构InGaAs红外探测器在低于280K的环境中工作时，暗电流主要为缺陷隧穿电流；工作温度在280-300K时，暗电流主要为带间隧穿电流；工作温度大于300K时，暗电流为产生-复合电流和扩散电流。InAlAs/InAsP/InAlAs PNN复合盖层PIN结构InGaAs红外探测器在低于260K的环境中工作时，暗电流主要为缺陷隧穿电流；工作温度在260k到290K时，暗电流主要为带间隧穿电流；工作温度在290K到320K之间时，暗电流主要为产生-复合电流和扩散电流。