半导体纳米线在超小型光探测器中有重要应用潜力。然而受光学衍射极限的限制,进一步降低纳米线光探测器的尺寸以提高其集成度已经遇到瓶颈。局域表面等离子体激元可以将光场限制在亚波长范围内,是突破光学衍射极限的一条有效途径。本论文将金属纳米天线与GaAs纳米线结合,设计了一种深亚波长纳米线光探测器,取得的主要研究成果如下:(1)采用有限时域差分法,理论研究了 GaAs纳米线光探测器的光吸收特性。结果表明,纳米线光探测器的光吸收基于漏模共振效应。随着纳米线直径减小,光场限制变弱,探测器的光吸收效率和响应度迅速降低。在直径为20,40,60 nm时,器件响应度分别为0.006,0.024,0.034A/W,仅为直径为90 nm(0.132A/W)时的4.5%,18.2%,22%。(2)为提升小直径纳米线光探测器的性能,设计了一种基于金属偶极子天线的GaAs纳米线光探测锥器,通过偶极子天线中的等离子体激元与纳米线的吸收共振之间的耦合作用增强器件的光吸收能力。结果表明,在纳米线直径为20～90 nm范围内,偶极子天线均对纳米线光吸收有大幅提升作用,器件响应度提高至1.74-4.14A/W,相比于无天线器件提高倍数为13～576。(3)探索了偶极子天线的角度、尺寸等参数,进一步优化器件性能。结果表明,当天线锥角为0°时,探测器具有最高的探测响应度,即矩形是纳米线探测器的最佳天线形状。对于纳米线直径分别为20和60 nm,其对应的最优天线宽度分别为30,50nm,最佳响应度分别为6.74,7.64A/W,相比无天线时分别增强了 1123.3,224.7倍。