中红外探测技术作为一种重要的被动探测手段，在各个领域都有着非常重要的作用。其中，以InAs/InAsSb超晶格材料为基础的无Ga型Sb化物II类超晶格探测器，由于去除了Ga原子的缺陷，具有更高的少子寿命，有利于提高探测器性能。此外，使用光子晶体结构，进行表面光学性能调控，可以提高器件的响应度，从而降低材料吸收区厚度，降低器件暗电流。暗电流的降低和响应度的提升，进一步优化了探测器的性能，进而提高器件工作温度，进一步降低探测系统的体积、重量和功耗。研究表明：使用光子晶体结构可以在不改变外延材料结构的前提下，提高器件量子效率，实现响应光谱的展宽，在实际应用中具有重要的意义。文中综述和讨论了InAs/InAsSb超晶格探测器和光子晶体结构探测器材料生长、结构设计的主要技术问题，详细介绍了两种提高中红外探测器性能的方案及国内外的研究进展。

利用分子束外延技术在GaSb衬底上生长了高质量的InAs/InAsSb（无Ga）Ⅱ类超晶格。超晶格的结构由100个周期组成，每个周期分别是3.8 nm厚的InAs层和1.4 nm厚的InAs_0.66Sb_0.34层。在实验过程中出现了一种特殊的尖峰状缺陷。利用高分辨率x射线衍射（HRXRD）、原子力显微镜（AFM）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）对外延的超晶格进行了表征和分析。结果表明，优化后的样品几乎为零晶格失配，超晶格0级峰半峰宽为39.3 arcsec，表面均方根粗糙度在10 μm×10 μm范围内达到1.72 ?。红外吸收光谱显示50%的截止波长为4.28 μm，PL谱显示InAs/InAs_0.66Sb_0.34超晶格4.58 μm处有清晰锐利的发光峰。这些结果表明，外延生长的InAs/InAsSb超晶格稳定性和重复性良好，值得进一步的研究。

采用GaSb体材料和InAs/GaSb超晶格分别作为短波与中波吸收材料，外延生长制备了NIPPIN型短中双色红外探测器。HRXRD及AFM测试表明，InAs/GaSb超晶格零级峰和GaSb峰半峰宽FWHM分别为17.57 arcsec和19.15 arcsec，10μm×10μm范围表面均方根粗糙度为1.82?。77 K下，SiO₂钝化器件最大阻抗与面积乘积值RA为5.58×105Ω?cm2，暗电流密度为5.27×10-7A?cm-2，侧壁电阻率为6.83×106Ω?cm。经阳极硫化后，器件最大RA值为1.86×106Ω?cm2，暗电流密度为4.12×10-7A?cm-2，侧壁电阻率为4.49×107Ω?cm。相同偏压下，硫化工艺使器件暗电流降低1-2个数量级，侧壁电阻率提高了1个数量级。对硫化器件进行了光谱响应测试，器件具有依赖偏压极性的低串扰双色探测性能，其短波通道与中波通道的50%截止波长分别为1.55 μm和4.62 μm，在1.44 μm、2.7 μm和4 μm处，响应度分别为0.415 A/W、0.435 A/W和0.337 A/W。

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。

利用分子束外延的方法在GaSb衬底上生长GaSb热光伏电池单元，制作了两种不同的1 cm×1 cm面积尺寸的热光伏电池单元，它们有着不同的电极形状。通过不断优化分子束外延的生长条件，以期得到高质量的GaSb外延层。AFM图中显示的表面形貌表明器件有着高质量的外延层，其表面形貌的RMS只有1.5 Å （1 Å=0.1 nm）。测量和比较了两种热光伏电池的器件特性，包括开路电压、短路电流密度、光电转换效率、填充因子以及暗电流密度。在一个模拟太阳光照射下，热光伏电池单元有着0.303 V的开路电压和27.1 mA/cm²的短路电流密度。和只有简单电极形状的热光伏电池单元进行对比，有栅形电极形状的热光伏电池单元在短路电流密度和填充因子上具有更优异的表现。在红外光的照射下，有栅形电极形状的热光伏电池达到了一个最优的填充因子56.8%。