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红外探测器是红外系统最核心的光电器件之一。而中远红外(3μm-14μm)波段是红外技术应用的主要大气窗口。近年来随着红外光电探测技术的不断发展与应用，要求下一代探测器必须具备高速响应、高探测率、多波段探测识别、小像元、大规模面阵等性能。早期和目前商用的第一、二代红外探测器材料主要是HgCdTe、QWIPs、InSb、PtSi、PbS等，已经不能满足第三代高性能红外焦平面系统的要求。为此，国际上探索了多种新型红外光电材料。其中，具有Ⅱ型能带结构、宽谱覆盖、高探测效率等优点的InAs/GaSb超晶格材料受到广泛重视，近年来不断取得突破性进展。目前，InAs/GaSb超晶格已经被国际上确认为是下一代高性能红外探测器的理想材料体系之一。本论文深入系统地开展了InAs/GaSb超晶格材料的结构设计与计算模型、分子束外延生长、探测器制备工艺的研究。主要研究内容和进展如下： 1.基于经验紧束缚方法，研究了元素互混、界面效应对InAs/GaSb超晶格能带结构及物理性能理论模型。获得波长2～30μm范围的超晶格材料能带参数。重点研究了3μm、5μm、9μm波段的超晶格材料结构优化参数，为实验提供理论指导。 2.研究了GaSb基InAs/GaSb中波段超晶格材料的“生长中断法”外延技术。研究了快门中断时间、InSb界面生长时间、生长温度、五族元素束流等参数对超晶格材料的应变性质的影响，获得了最优参数。设计生长了4.27μm(以探测CO2吸收峰为目标)附近的中红外超晶格材料。通过优化生长参数，获得了应变小于1000ppm、表面10×10μm2面积内粗糙度为2.80A的高质量超晶格材料。获得77K温度下光致发光峰分别为4.2μm、4.95μm的两种中波材料，其实测能带带隙参数与理论计算相符合。 3.研究了GaSb基长波段InAs/GaSb超晶格材料的“表面迁移率增强法(MEE)”外延技术。通过应用两步法控制技术，实现对长波超晶格界面控制优化生长参数。研究了MEE法生长的长波超晶格的缺陷形成机制和应变平衡机制，发现InSb界面可能存在二维生长模式。获得了77KPL发光波长分别为8.54μm、10.1μm的GaSb基长波段超晶格材料，10×10μm2范围材料表面的粗糙度为1.3A，应变约为85ppm。 4.制备成功截止波长分别为4.3μm和8.7μm的InAs/GaSb超晶格光伏探测器。研究配制了磷酸柠檬酸系腐蚀液，成功实现了超晶格的湿法腐蚀和表面钝化，I-V特性测试分析了钝化技术对拟制表面暗电流的作用，证明了腐蚀液配方工艺可靠性。两种波段光导探测器77K温度光电流响应特性分别是：50％吸收截止波长4.3μm的中波探测器，在3.5μm处的峰值响应率1.4A/W、探测率D*为1.9×1011cm·Hz1/2/W；50％吸收截止波长8.72μm拘长波探测器，在6.01μm处的峰值响应率为1.12A/W、探测率D*为8.1×1010cmHz1/2/W。 5.初步研究了InAs/GaSb超晶格红外焦平面器件制备技术。制备了适应于红外探测器读出电路极性要求的P-on-N型超晶格探测器。研究了焦平面像元湿法腐蚀工艺、电极制备工艺和钝化工艺，验证了超晶格焦平面器件湿法工艺的可行性。