从上世纪开始，短波红外探测器在军事应用和民事领域中发挥了重要的价值。短波红外探测器在军事领域广泛应用，例如夜视仪、导弹探测、隐蔽识别等；在民事领域用于安防、火灾检测、环境监测等。应用于短波红外窗口的材料包括Si、Ge、HgCdTe、InAs/GaSb、InGaAs、InSb、PtSi等，其中InGaAs材料具有70%~90%的高量子效率、高迁移率、室温工作不需要额外的冷却设备等优点。而且InGaAs带隙范围适合短波红外应用，其波长范围通常在1 μm到2.6 μm之间，在通信、成像、光谱分析等领域中具有广泛应用。在InP衬底上生长高质量的In0.53Ga0.47As薄膜，其具有良好的晶体结构和界面质量，有助于器件性能的提高。基于以上优点，InP/In0.53Ga0.47As是应用于短波红外波段的理想材料之一。本论文针对高性能低成本台面型探测器的需求，对探测器的钝化层工艺进行了优化研究，成功制备低暗电流密度和高响应度InGaAs探测器。在InGaAs 探测器中引入了原子层沉积的 Al2O3 层与SiNx 层结合的复合钝化层方法，有效降低了台面型 In0.53Ga0.47As 探测器的侧面漏电流，并且探测器的暗电流降低了60% （300K，-1V），直径为10 μm的SiNx钝化探测器在-1V下的暗电流为132 pA，同样条件SiNx&Al2O3钝化探测器暗电流为42.9 pA。SiNx钝化层探测器在-1V偏压下，对应1310 nm波长的响应度为0.7 A/W，量子效率为66.3%，对应1550 nm波长的响应度为0.93 A/W，量子效率为74.4%。此外，SiNx&Al2O3钝化层探测器在-1V偏压下对应1310 nm波长的响应度为0.97 A/W，量子效率为91.8%，对应1550 nm波长的响应度为1.10 A/W，量子效率为88.0%。SiNx&Al2O3钝化层探测器相较于SiNx钝化层探测器的响应度也有显著提高。本文进行大尺寸Si衬底上GaAs层的异质外延的材料研究。主流的III-V晶圆仍停留在小尺寸晶圆的规格上，难以实现大规模的量产。因此，硅基三五族材料外延的研究对将来InGaAs的大尺寸晶圆应用具有重要的研究意义。两步生长方法由于低温 GaAs 成核层在高温时容易发生非晶向单晶的转变，会产生大量的位错缺陷。本论文在低温和高温之间加入一步中温生长，有助于降低温层的位错还能改善表面形貌。本论文提出在6°偏角Si（001）衬底上先通过两步法外延出1400 nm Ge层，然后通过化学机械抛光平滑Ge层表面来降低粗糙度。最后在Ge层通过三步法外延出200 nm GaAs层，表面无明显缺陷。这类硅基三五族晶圆将在大尺寸晶圆探测器的制备上发挥重要作用，并可用于光通信、红外成像、光电异质集成等研究领域中，该方案为将来大规模大尺寸三五族探测器提出了新的可能性。