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Ⅲ族氮化物在日盲紫外探测方面具有不可替代的优势，可广泛应用于军事和民用领域。譬如，在军事领域可用于导弹制导以及紫外通讯等方面;在民用领域可用于火焰探测、水净化处理等领域。过去的十多年中，基于AIGaN材料制备的p-i-n、肖特基、金属-半导体-金属等类型的紫外光电二极管得到了广泛的发展。然而，在军事领域，往往需要探测微弱信号甚至是单光子的探测，这就要求探测器具有高的光电增益，以上类型的光电二级管显然不具备这个特征。雪崩光电二极管(APD)由于具有高的雪崩增益，可以用来探测微弱信号甚至是单光子信号。最新报道的GaN APD的倍增因子高达～105，已经接近于目前普遍使用的光电倍增管PMT竞争的性能。然而，高Al组分的AlGaN日盲型雪崩光电二极管进展缓慢，与GaN APD差距甚远。其原因主要在于高Al组份的AlGaN材料缺陷密度高、p型和n型材料掺杂效率太低。大部分相关领域的研究小组的研究重点还是集中在提高AlGaN材料的质量上面。目前p-i-n结构的AIGaN雪崩光电二极管有少量报道,其雪崩倍增因子低、漏电流大，还远未达到应用的要求。 在本论文中，我们设计了倍增区与吸收区分离(SAM)结构型的Al0.35Ga0.65N日盲雪崩光电二极管，使用SILVACO软件模拟了SAM-APD器件的电场分布、暗电流、光电流以及雪崩增益因子，优化设计了器件的结构参数。在器件制备工艺过程中，我们优化了器件的欧姆接触工艺、干法刻蚀工艺、台面湿法腐蚀工艺处理。最后，通过我们使用原子力显微镜、扫面电镜、X射线衍射等手段表征了材料的晶体质量，采用通过搭建的光电流测试系统表征了器件的暗电流、光电流、以及雪崩倍增因子。论文工作取得的研究成果如下: 1)利用SILVACO软件通过电场分布的模拟，优化设计了Al0.35Ga0.65NSAM-APD结构中吸收区和倍增区之间的n型层的厚度和掺杂浓度。模拟发现该n型层对倍增区以及吸收区的电场分布有重要影响，从而影响到APD器件的雪崩击穿电压、量子效率和倍增因子。模拟得到该n型层的厚度和掺杂浓度分别为70nm和2×1018cm-3。 2)利用SILVACO软件模拟了材料缺陷浓度对器件的暗电流和倍增因子的影响。模拟结果表明，当AlGaN材料中缺陷态密度低于1×1012cm-3后，SAM-APD器件的暗电流以及雪崩倍增因子对缺陷密度不敏感;但当缺陷态密度高于1×1015cm-3时，器件会随着缺陷态密度的增加，其雪崩击穿电压迅速增大，同时雪崩倍增因子也迅速减小，因为此时缺陷态对倍增区空穴的加速运动将起到重要的散射作用，降低了空穴的撞击离化效率。 3)通过工艺优化和改进，将器件的反向漏电流密度在10V偏压下降低到1nA/cm2量级。论文主要通过采用低功率的ICP刻蚀条件，降低了刻蚀速率，减少了刻蚀过程对器件的损伤，与常用刻蚀条件比较，将反向漏电流降低了一个数量级;另外，在APD器件制备过程中，发展了双台面工艺以及利用高温KOH溶液腐蚀表面缺陷态的工艺，这些工艺对降低器件漏电流和防止器件提前击穿起到了重要的改进作用。 4)优化了APD器件的p型欧姆接触，论文结合了器件材料表面形貌状况，通过改变金属电极层的厚度和电极的退火条件，实现了p型欧姆接触Ni/Au的合金化过程，发现Ni氧化形成NiO的过程对欧姆接触的形成有重要作用，同时Au层的厚度及形貌对氧气的渗透也有影响。最终得到了优化的Ni/Au层厚度和退火条件，实现了良好的p型欧姆接触。 5)基于优化后的器件工艺条件，成功制备出了SAM结构的Al0.35Ga0.65N雪崩光电二极管。器件的漏电流密度在10V反偏下为1.4nA/cm2，反向雪崩击穿电压为80V左右，在89V达到最高增益为3000倍。通过变温的击穿电压测量得到其正温度系数为0.05V/K，证明其增益机制为雪崩击穿。