对InGaAs/InP单光子雪崩光电二极管进行结构设计与数值仿真，得到相应的电学与光学参数。针对雪崩击穿概率对器件光子探测效率的影响，研究了两次Zn扩散深度差、Zn扩散横向扩散因子、Zn掺杂浓度以及温度参数与器件雪崩击穿概率的关系。研究发现，当深扩散深度为2.3 μm固定值时，浅扩散深度存在对应最佳目标值。浅扩散深度越深，相同过偏压条件下倍增区中心雪崩击穿概率越大，电场强度也会随之增加。当两次Zn扩散深度差小于0.6 μm时，会发生倍增区外的非理想击穿，导致器件的暗计数增大。Zn扩散横向扩散因子越大，倍增区中心部分雪崩击穿概率越大，而倍增区边缘雪崩击穿概率会越小。在扩散深度不变的情况下，浅扩散Zn掺杂浓度对雪崩击穿概率无明显影响，但深扩散Zn掺杂浓度越高，相同过偏压条件下雪崩击穿概率越小。本文研究可为设计和研制高探测效率、低暗计数InGaAs/InP单光子雪崩光电二极管提供参考。

研究了传输栅掺杂，即N+TG和P+TG，对满阱容量以及暗电流的影响。沟道电势分布受传输栅与衬底功函数差的影响，随着钳位光电二极管和浮动扩散节点之间的势垒高度的增加，feedforward效应被抑制，满阱容量增加。另一方面，处于电荷积累状态的沟道可以降低暗电流。基于四管有源像素工作过程进行仿真，结果表明，在曝光期间不加负栅压的情况下，基于P+TG的像素的满阱容量相对N+TG的提高了26.9%，其暗电流为N+TG的0.377倍。当电荷转移效率大于99.999%时，N+TG的开启电压需高于2.3 V，而P+TG的开启电压需高于3.0 V。

Solar-blind ultraviolet photodetectors (SBPDs) have attracted tremendous attention in the environmental, industrial, military, and biological fields. Aluminum gallium nitride (AlGaN), a kind of representative III-nitride semiconductor, has promising prospects in solar-blind photodetection owing to its tunable wide bandgap and industrial feasibility. Considering the high defect density in the AlGaN epilayer directly grown on a sapphire substrate, employing an AlN/sapphire template turns out to be an effective method to achieve a high-quality AlGaN epilayer, thereby enhancing the SBPD performances. In recent years, a variety of remarkable breakthroughs have been achieved in the SBPDs. In this paper, the progress on photovoltaic AlGaN-based SBPDs is reviewed. First, the basic physical properties of AlGaN are introduced. Then, fabrication methods and defect annihilation of the AlN/sapphire template are discussed. Various photovoltaic SBPDs are further summarized, including Schottky barrier, metal-semiconductor-metal, p-n/p-i-n and avalanche photodiodes. Furthermore, surface modification and photoelectrochemical cell techniques are introduced. Benefitting from the development of fabrication techniques and optoelectronic devices, photovoltaic AlGaN photodiodes exhibit a promising prospect in solar-blind ultraviolet photodetection.

通过优化倍增层的厚度，研究了InAlAs/InGaAs雪崩光电二极管增益带宽积和暗电流之间的关系。利用仿真计算得出200 nm厚的倍增层能够改善增益带宽积并降低暗电流。制成的InAlAs/InGaAs 雪崩光电二极管性能优异，与计算趋势一致。在获得0.85 A/W的高响应和155 GHz的增益带宽积的同时，器件暗电流低于19 nA。这项研究对雪崩光电二极管在未来高速传输的应用具有重要意义。

用分子束外延系统（MBE）生长高质量GaSb基AlInAsSb四元数字合金制作雪崩光电二极管（APD）。为了克服随机体材料生长方式发生的偏析现象，采用迁移增强的数字合金生长方式，其快门顺序为AlSb，AlAs，AlSb，Sb，In，InAs，In，Sb。其高分辨率X射线衍射（HRXRD）曲线显示出尖锐的卫星峰，并显示出几乎完美的晶格匹配，其原子力显微镜（AFM）图像上也可以观察到光滑的表面形貌。使用优化的数字合金生长方式，制备了分离吸收、渐变、电荷和倍增（SAGCM）型的AlInAsSb数字合金APD。在室温下，器件在95%击穿时，暗电流密度为0.95 mA/cm²，击穿前最大稳定增益高达~100，其器件的高性能显示出光电领域进一步发展的潜力。