窄禁带半导体材料碲镉汞(HgCdTe)在中远红外光电器件和焦平面阵列方面具有非常重要的应用价值。通常，对碲镉汞的研究多在常规的测试系统上展开。本文利用波长可调谐的皮秒脉冲激光对具有n+-on-p结构的薄膜碲镉汞光伏探测器进行了研究，取得了一些成果，主要包括以下几个方面：　　 (1)应用时间分辨瞬态光伏特性的方法观察到HgCdTe光伏探测器的光伏信号呈负、正极性共存的实验现象，采用金属电极/p-HgCdTe界面肖特基(Schottky)势垒和pn结模型较好解释了这一现象。　　 电极技术是碲镉汞pn结光伏器件研制中一个非常重要的关键环节，必须对金属电极/p-HgCdTe界面进行定性以判据电极接触的好坏。利用30 ps的脉冲激光激发HgCdTe线列探测器上的光敏元，结果发现：无论光子能量是否大于材料的带隙，多数光敏元器件所测量到的完整瞬态光伏信号均呈现先负后正的极性反转现象。通过减小入射光斑尺寸以减小p电极的被照射面积，负光伏信号被大幅抑制。由此推断所测量器件的金属电极/p-HgCdTe界面存在着显著的肖特基(Schottky)势垒。瞬态光伏信号展示的电极性反转现象正是Schottky势垒产生的负光生电动势与pn结产生的正光生电动势在时间维度上的叠加导致。由于Schottky势垒较pn结具备更快的响应速度，初始的几个ns时间内，瞬态光伏信号将主要表现负信号；而在长时间范围内，pn结内建电场产生的正光生电动势将主导瞬态光伏信号。采用等效电路模型对电学实验测量到的I-V特性进行研究，结果同样发现金属电极/p-HgCdTe界面存在明显Schottky势垒，进一步证实了用时间分辨瞬态光伏特性法所推出结论的正确性。因此，本文的测量手段可能为评判金属电极/p-HgCdTe界面提供一种新的方法。　　 (2)采取三种不同的测试技术对碲镉汞pn结器件的少子寿命进行了测试。　　 少数载流子寿命是决定HgCdTe光伏器件性能的最基本参数之一。尽管少子寿命的理论和实验已经被广泛研究，但由于HgCdTe材料的不稳定性和成结过程中性质的多变性，以及对测试技术的敏感性，这一最基本参数仍然困惑着科研工作者。本文分别采用了光学激发的方法(光致开路电压衰减法、并联小电阻法)和电注入法(反向脉冲恢复法)对少子寿命进行了细致的研究。光致开路电压衰退法实验结果表明：液氮温度下组分在0.231～0.4186之间的探测器的少子寿命值范围在18～407 ns之间；并联小电阻法测量液氮温度下组分在0.2234～0.303之间的探测器少子寿命值范围在1～100 ns之间。这两种光学方法均得到随着Cd组分的增加，少子寿命逐渐变长的结论。而用电学反向恢复法测量液氮温度下组分为0.231～0.4186探测器的少子寿命值范围在4～20 ns之间且寿命分布与组分无明显关系。　　 (3)在实验上首次展示了双光子吸收系数在电场作用下的可调控性。　　 双光子吸收是一种与材料三阶非线性极化率的虚部相关联的非线性吸收过程。利用波长为7.92μm的30 ps脉冲激光激发截止波长为5.2μm的HgCdTe光电二极管，研究了空间电荷区中强直流电场对材料双光子吸收系数的影响。所观察到的脉冲光伏信号表现为快速上升和缓慢衰减过程。同一偏压下，光伏信号峰值幅度随入射光强的增强呈二次幂函数关系增大。提出并采用等效RC电路模型拟合该峰值与光强的关系，可得到此偏压下的简并双光子吸收系数。结果发现，即使在零偏压下，由于pn结内建电场的存在，HgCdTe光伏探测器的空间电荷区中的双光子吸收系数比空间电荷区外平带区中的双光子吸收系数大7倍!在测试电路中加入电压源，增大施加在HgCdTe光伏探测器上的反偏以增强空间电荷区中的电场强度，测量峰值与入射光强的关系，可获得不同场强下的双光子吸收系数。结果发现，pn结空间电荷区电场的增强使双光子吸收系数能够达到的最大值较零偏下空间电荷区中的双光子吸收系数进一步增加了18.9倍!双光子吸收系数增强现象可归结为双光子吸收的Franz-Keldysh效应，即在强电场作用下由于能带的倾斜，光子能量与材料有效带隙的比值增大，从价带激发的电子能够找到更多可以利用的导带空态，使空间电荷区中的双光子吸收系数增加。该结果说明不仅带间单光子吸收过程存在F-K效应，双光子吸收过程同样存在F-K效应。应用Garcia理论较好地解释了此实验现象。