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。

为了获得低噪声铟镓砷（InGaAs）焦平面，需要采用高质量的非故意掺杂InGaAs（u-InGaAs）吸收层进行探测器的制备。采用闭管扩散方式，实现了Zn元素在u-InGaAs吸收层晶格匹配InP/In_0.53Ga_0.47As异质结构材料中的P型掺杂，利用扫描电容显微技术(SCM)对Zn在材料中的扩散过程进行了研究，结果表明，随着扩散温度和时间增加，p-n结结深显著增加，u-InGaAs吸收层材料的扩散界面相比较高吸收层浓度材料（5×10¹⁶ cm⁻³）趋于缓变。根据实验结果计算了530 ℃下Zn在InP中的扩散系数为1.27×10⁻¹²cm²/s。采用微波光电导衰退法(μ-PCD)提取了InGaAs吸收层的少子寿命为5.2 μs。采用激光诱导电流技术(LBIC)研究了室温下u-InGaAs吸收层器件的光响应分布，结果表明：有效光敏面积显著增大，对实验数据的拟合求出了少子扩散长度L_D为63 μm，与理论计算基本一致。采用u-InGaAs吸收层研制的器件在室温(296 K)下暗电流密度为7.9 nA/cm²，变温测试得到激活能E_a为0.66 eV，通过拟合器件的暗电流成分，得到器件的吸收层少子寿命τ_p约为5.11 μs，与微波光电导衰退法测得的少子寿命基本一致。