作为基于光电阴极的光电探测器的核心部件,光电阴极的重要研究方向之一是如何延伸其长波响应,以提升光电探测器的近红外波段探测性能,在此研究背景下,本文提出了以锑化物代表材料GaSb作为光电阴极材料,围绕GaSb光电阴极的材料特性参数、光电阴极表面模型、光电发射过程、异质结偏压计算、量子效率理论模型、阴极材料的结构设计、制备工艺和光电发射性能评估等方面展开研究。根据Caughey-Thomas等经验公式模拟了对GaSb光电阴极光电发射性能有重要影响的GaSb材料光吸收系数、少子扩散长度等材料特性参数,为GaSb光电阴极结构参数设计提供了重要参考;依据Spicer光电发射三步模型,分析了GaSb光电阴极光电发射物理过程,为GaSb光电阴极结构设计提供了理论依据;模拟了GaSb光电阴极吸收层与发射层异质结能带结构,得出在发射层掺杂浓度为1×10¹⁶cm^-3,吸收层掺杂浓度为1×10¹⁷cm^-3,发射层厚度为0.5μm的情况下外加偏压达到10V才能较好地消除p-GaSb/p-GaAs异质结的势垒;依据GaSb光电阴极光电发射的几个物理过程,分步求解一维少子连续方程和不同边界条件约束,推导了GaSb光电阴极量子效率公式,并分析了式中各参数对阴极光电发射性能的影响,并给出了各阴极结构参数的优化取值范围,吸收层掺杂浓度小于1×10¹⁷cm^-3,发射层掺杂浓度为1×10¹⁶cm^-3,发射层厚度大于0.5μm。从MOCVD生长过程控制理论出发,分析了生长过程中各项参数对GaSb外延层生长的影响,综合考虑GaSb光电阴极的性能要求,依据MOCVD外延生长理论,选择了较为合适的生长条件制备GaSb外延层;通过金相显微镜、SEM和XRD测试了GaSb外延层样品的表面形貌和结晶质量,通过比对测试结果,得到了一组GaSb外延层优化生长条件,以该条件制备了高质量的掺Zn重掺杂GaSb外延层,AFM测试表面高度起伏峰-峰值分别为4.1nm,XRDω摇摆曲线测试半高宽为0.2647o（888.12arc sec）;利用表面光电压谱测试表征未激活GaSb外延层的光电发射性能,依据表面光电压谱测试结果拟合了外延层样品的少子扩散长度,并与GaSb少子扩散长度模拟计算结果做比较,结果显示两者匹配程度较高,认为表面光电压谱测试能有效地评估GaSb外延层光电发射性能。通过求解一维少子连续方程和不同边界,推导变掺杂GaSb表面光电压表达式,设计并生长了不同掺杂结构GaSb外延层,通过表面光电压测试研究了不同掺杂结构GaSb外延层的光电性能,结合测试情况和模拟结果,进行GaSb光电阴极结构参数设计。