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Ⅲ族氮化物半导体材料具有直接带隙禁带宽度大、临界击穿场强高、电子饱和漂移速度大、热导率高、抗辐照能力强以及化学稳定性和热稳定性好等优点，受到人们的广泛关注，被认为是室温半导体核辐射探测器的最佳选择之一。同时，Ⅲ族氮化物为紫外-红外双色集成探测器的实现提供了可能性，尤其GaN/AlGaN量子阱具有高达2 eV的可调带阶和飞秒量级的子带弛豫时间等突出的优势，成为中短波红外光电器件的极佳选择。其中，3～5μm大气窗口波段不仅在低损耗光纤通讯而且在军事和民用探测中都有着非常广泛的应用，但关于工作在此波段的基于Ⅲ族氮化物的光电器件的报道甚少。开展Ⅲ族氮化物在室温半导体核辐射探测器和紫外-中红外(3～5μm)双色集成探测器等新应用领域的研究具有极大的科研和应用价值，对于填补国内乃至国际上在这两个技术领域的空白具有非常重要的意义。 本文主要开展了GaN基室温半导体核辐射探测器与AlGaN紫外-GaN/AlGaN量子阱中红外双色集成光电探测器的研究工作，从理论分析设计入手，优化了器件制备的工艺过程，并通过搭建测试系统对器件的探测性能进行了测试。主要研究工作如下：⑴设计制备了基于GaN材料的p-i-n型和肖特基型室温半导体核辐射探测器，研究了GaN基探测器对X射线、α粒子、和β粒子的探测性能。利用掺Fe的自支撑GaN材料，得到了直径达5 mm的高性能室温X射线探测器，并对实物实现了较为清晰的扫描成像。同时，还研究了GaN基肖特基势垒型核电池对β射线的电池工作特性，在表现活度为30μCi mm-2的63Ni同位素辐照下，得到的开路电压可达0.1V，能量转换效率达到29％。⑵开展了基于GaN/AlGaN量子阱的红外探测器响应特性的研究。分析了极化对GaN/AlGaN量子阱的能带结构和子带跃迁的影响，利用Crosslight软件模拟分析了Al组分、阱宽和温度等结构参数对吸收波长的影响，设计并通过金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术得到了光吸收在3～5μm波段的GaN/AlGaN量子阱结构（阱宽～3 nm，Al组分～30％）;利用金属表面等离子体与电磁场的相互作用理论，通过模拟和实验研究了金属光栅的周期、占空比、金属膜厚度、刻蚀深度及钝化层厚度对耦合波长和光增强效果的影响，设计并得到了工作在3～5μm波段的金属表面等离子体光栅结构;制备了光伏型和光导型GaN/AlGaN量子阱红外探测器，测试得到了的3～5μm的光伏信号并分析了杂质能级与自由载流子的光吸收作用。⑶开展了基于AlGaN材料的金属-半导体-金属(MSM)紫外探测器性能特性的研究。研究了探测器的量子效率对偏压和频率的依赖关系，且随着两者的增大，探测器的量子效率分别随之增大和减小;研究了在低温环境下紫外探测器的响应特性，通过降低温度可以提高紫外探测器的光-暗电流之比并且减小下降时间。此外，利用合适条件的表面处理和退火处理可以分别使探测器的暗电流水平降低达4个数量。