InAs/GaSb Ⅱ类超晶格因其独特的能带结构和天然的材料优势被视为是第三代高性能长波红外焦平面探测器的优选材料。尤其近年来随着科学技术的不断发展,大规模、高性能的超晶格焦平面探测器层出不穷,引起了各大研究机构和多方科研学者的广泛关注。但同时,随着人们对超晶格材料光电性质的进一步认识,该材料体系存在的不足也逐渐显现出来,其中较短的载流子寿命和较低的吸收系数已经成为限制超晶格长波焦平面器件性能进一步提升的主要障碍。为了解决这些问题,新的材料设计和器件结构纷纷涌现,为超晶格红外探测器的后续发展开启了新的大门。基于InAs衬底外延生长的InAs/GaAsSb Ⅱ类超晶格也是其中之一,衬底和材料结构的改变理论上可以提升外延材料质量并有利于响应波长的拓展,使得超晶格材料在长波红外探测领域的发展更具优势。然而,对该超晶格材料体系的研究目前尚处于起步阶段,至今还未有有力的实验证据来证实其潜在的优异性。本文就InAs/GaAsSb超晶格材料及其长波器件的光电性质展开了系统而深入的研究,通过实验和理论模拟双重手段验证了该材料体系可应用于制备高性能长波红外探测器的可行性。具体研究内容如下:1.就吸收区导电类型及厚度对InAs/GaAsSb长波探测器光学响应的影响进行了研究。吸收区为弱P型掺杂的器件较本征N型器件的光学性能有了很大提升,在吸收区厚度相同的前提下,量子效率因吸收区掺杂类型的改变从25%提升至40%;且无论吸收区掺杂与否,该类器件光学响应均明显高于InAs/GaSb超晶格器件。对于弱P型掺杂的InAs/GaAsSb器件,其峰值量子效率随吸收度厚度的增加而变大,并在800周期时达到最大值65%;通过变温黑体响应测试结果定性的证明当温度?80 K时,弱P型掺杂器件表现出较长的少子扩散长度（⁷.28μm）,这对提升探测器的光学响应非常有利。2.就InAs/GaAsSb超晶格材料的吸收系数进行了测试和计算。分别对减薄后的外延片以及去掉外延层后的InAs衬底进行了透射谱测试,在考虑了界面反射后通过透射谱计算得到该材料体系的12μm长波超晶格材料在8-10μm波段吸收系数仅约1200 cm^-1,甚至要低于目前普遍的InAs/GaSb超晶格材料的数值。3.基于上述InAs/GaAsSb器件较高的光响应和较低的吸收系数之间的矛盾,就该材料体系长波探测器的内部光响应机制进行了研究。通过时域有限差分法对器件结构的光场分布进行了模拟,证明了当InAs/GaAsSb长波器件结构中存在一层折射率较低的InAs缓冲层时,会导致界面反射的存在并进一步引发多层薄膜干涉效应,最终由于入射光在器件内部的多次反射、吸收以及在特定波长下的相长干涉共同成就了探测器的高光学响应。此即说明,尽管InAs/GaAsSb超晶格材料具有较低的吸收系数,但通过合理的器件结构设计,同样可以实现较高的量子效率。并且通过模拟该器件的背入射光场分布,证实了无论衬底有无完全去除,低折射率缓冲层的存在都十分有利于探测器整体光响应的提升。4.就不同器件结构、制备工艺对InAs/GaAsSb长波器件暗电流特性的影响进行了研究。通过对比PIN、PπN以及PBπBN型器件的暗场I-V特性,发现电子空穴势垒的引入对器件暗电流没有明显的抑制,且该类器件表现出较为严重的表面漏电。为了改善这个问题,我们分别尝试了浅台面器件以及介质膜钝化,测试结果表明,这两种方式均能有效的抑制侧边漏电,使器件的电学性能得到数量级的提升。5.就InAs/GaAsSb超晶格材料的氯基ICP干法刻蚀技术进行了研究。首先通过计算不同刻蚀产物的饱和蒸汽压揭示了富铟材料在氯基ICP刻蚀中的刻蚀机理和必要条件,并分别调试了直接接触和导热硅脂接触两种方法下适用于InAs/GaAsSb材料的氯基刻蚀工艺参数。通过对比不同刻蚀工艺下的刻蚀结果,发现采用导热硅脂接触的刻蚀工艺较直接接触刻蚀具有更宽的工艺窗口,亦能获得更优异的表面形貌。此外,通过导热硅脂接触的氯基ICP刻蚀技术制备的InAs/GaAsSb超晶格长波器件表现出较好的侧壁质量和均匀性,电学性能较湿法腐蚀所得器件性能有数量级的提升。6.制备了长波红外焦平面探测器并进行了测试分析。实现了国际上首个InAs/GaAsSb Ⅱ类超晶格长波红外焦平面探测器,该器件面阵规模320?256,像元中心距30μm,80K温度下响应截止波长约8.1μm;光阑F数2.0,积分时间400?s,300K的背景温度下探测器的NETD约20.7 mK,有效像元率高达99.23%,响应非均匀性约4.6%;基于该焦平面得到了清晰的红外成像。