红外探测器是将红外辐射能量转换成便于计量的物理量的器件,广泛应用于军事、气象、农业、工业、医疗等领域。半导体红外光电探测器有多种结构。其中,量子阱探测器具有良好的均匀性与较高的可靠性,适合于大规模焦平面阵列的制作。同时,它们适用于制作双色和多色探测器。然而,量子阱红外探测器的工作原理决定了探测器的性能难以提升。多数研究人员致力于提高器件光耦合的效率。但也有研究人员提出了改进器件内部结构的方法。其中,有研究人员提出了一种基于隧道补偿效应的量子阱红外探测器。通过增加量子阱的数目就可以增长探测器的光电流。缺陷在于外延掺杂控制的水平不足容易造成器件的失效。为改善这一缺陷,提出了在隧道结和势垒之间插入多量子阱的改进结构。多量子阱取代了单量子阱,成为探测器的红外吸收区。新结构消除了掺杂浓度对量子阱阱宽的影响,降低了外延的生长难度。隧道补偿多量子阱红外探测器由多周期串联的基本单元构成,基本单元分为隧道结、多量子阱和阻挡势垒。本文主要有以下内容:1.介绍了红外探测器的应用范围、种类、量子阱探测器的发展现状,讨论了隧道补偿量子阱红外探测器和本文研究的主要内容。2.理论分析了隧道补偿多量子阱红外探测器的工作原理,通过模拟计算给出了组成探测器的关键结构的参数。3.讨论了器件中电子的输运特性。4.介绍了隧道补偿多量子阱红外探测器的结构和制备工艺流程。制备了双周期隧道补偿多量子阱红外探测器并测试了器件的伏安特性、黑体响应和光谱响应。该探测器的光敏面积为200μm×200μm,采用45°角入射的光耦合模式。结果显示器件的最佳工作偏压为1.1V,暗电流为0.221μA,峰值吸收波长约为7.7μm,77K下的黑体探测率为1.267×10⁸cm·Hz^1/2/W。