Ⅲ族氮化物中的氮化镓基半导体材料具有直接带隙，禁带宽度可调、电子饱和漂移速度高、击穿场强大、化合键能强，在高温、高频、高功率器件等领域具有十分重大的应用前景。GaN基雪崩光电二极管(avalanche photodiodes，APD)具有内增益，可以制备成面阵器件，并可以通过调节Al组份进行纯日盲探测，在微弱紫外探测领域受到了研究者的广泛关注。本文围绕着制备GaN基线列APD器件与AlGaN基日盲APD器件的目标，开展了位错密度表征研究、APD器件暗电流研究、增益交流测试系统搭建、日盲APD器件串联电阻效应研究等工作。本文还深入研究了AlGaN基p-i-n器件的负光电流响应特性，并探索了AlGaN/MCT紫外/红外双色探测器。　　 本文介绍了透射谱、CL（Cathodoluminescence，阴极荧光）、TEM（Transmission Electron Microscopy，透射电子显微镜）、EPD（Etch Pit Density腐蚀坑密度）等材料表征技术的基本原理，并利用以上表征手段对GaN基半导体材料进行了测试和研究。实验发现:390#AlGaN样品的透射谱，在长波区域的振荡幅度为12％左右，表明样品质量良好;利用透射谱对AlGaN材料厚度进行了计算，得到的厚度与设计值仅有1.5％误的差;通过CL测试得到GaN样品的位错密度约为3.6×107 cm-2，AlGaN样品的位错密度在1×109 cm-2以上;通过TEM测试直观地发现390#AlGaN材料中，穿透型位错从底层i-AlGaN层一直延伸到有源区i-AlGaN层;发展了一种GaN材料的EPD表征技术，即将GaN材料刻蚀到i层，然后进行KOH腐蚀的技术，最终测量得到388#样品的腐蚀坑密度为4.2×106 cm-2。　　 设计并制备了GaN基16×1线列APD器件，该线列器件有效像元率达到94％;器件的雪崩击穿电压在86 V左右，最大增益因子为2170;为验证器件在高反偏电压下发生的是雪崩击穿，而不齐纳击穿，研究了器件的变温(IV)特性，得到击穿电压的温度系数为12.3 mV/K，证实了器件在高偏压下的雪崩击穿特性。为抑制直流增益测试系统中比较高的噪声，设计并搭建了基于相敏探测技术的增益交流测试系统，并编写LabVIEW程序对测试系统进行自动控制。该系统所测得的器件增益曲线平滑，重复性良好，受锁相放大器的量程限制，器件的最大增益为540。基于APD器件的变温(IV)数据，研究了其在高反偏电压下的暗电流机制，发现APD器件的暗电流在发生雪崩击穿之前以Poole-Frenkel电流为主。拟合出了器件在不同反偏电压下的激活能，并外推得到零场激活能为0.52 eV。　　 设计并制备了AlGaN基日盲APD器件，利用交流测试系统测得器件在85V时增益因子为12。测试了直径为200μ m的测试结构器件的响应光谱，峰值响应位于256 nm，电流响应率是0.123 A/W，日盲/可见盲抑制比超过1000。深入研究了日盲APD器件中的串联电阻效应，通过分析GaN基APD器件外加不同电阻时的(IV)特性曲线，结合日盲APD器件的软击穿特性，发现日盲APD器件中存在的串联电阻导致了器件在高反偏电压下未发生雪崩击穿现象，并且解释了器件的增益是由串联电阻的光导增益产生的原因。设计并制备了AlGaN基日盲SAM结构APD器件，器件的雪崩击穿电压超过110 V，在110 V时器件的增益为10。　　 设计了AlGaN/MCT紫外/红外双色器件，采用垂直集成工艺，在同一芯片上制备了AlGaN紫外探测器与MCT中波红外探测器，实现了紫外/红外双波段集成。同时研究了AlGaN器件在低温下的IV特性与响应光谱特性。深入研究了AlGaN基p-i-n器件中经常存在的负光电流响应现象，从实验上证实了p电极的肖特基接触特性是器件负响应现象的来源。