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随着光电子科技的发展，弱光探测的应用逐渐得到加强，诸如生物微弱发光探测和量子信息传输等;受此推动，弱光探测特别是单光子探测成为当前国际上研究的热点。而近年发展起来的量子点调制掺杂场效应晶体管(QDFET)利用量子点所特有的光电性质与二维电子气的输运特性探测单光子信号，无论从物理基础研究还是器件应用角度都具有重要的研究价值。 本论文重点研究了内嵌自组织InAs/GaAs量子点的调制掺杂场效应晶体管(QDFET)的制备工艺及其光电特性。主要内容包括以下三个部分: 1.QDFET器件工艺及光电特性测试与分析: 通过优化工艺参数减薄了AlGaAs势垒层厚度，分别在室温和低温下，对器件电学特性进行测试分析，并提出了针对QDFET的实空间转移物理模型。实验表明，在QDFET中量子点起到纳米悬浮栅的作用而对器件输出特性产生显著影响。用红光LED照射器件，低温下(5 K)电学测试观察到QDFET输出特性曲线中出现高峰谷比(PVR)的双N形负微分电阻现象。由于通过降低肖特基层厚度可以有效地增强栅场对沟道层二维电子气的控制作用。所以我们提出以下理论解释上述现象，在相对较低偏压下出现的峰可以用沟道中的高迁移率电子实空间转移到调制掺杂AlGaAs势垒层中这一理论来解释，而相对较高偏压下出现的NDR峰则可以确认为是由于沟道中实空间电子转移到量子点层中引起的。 2.纳米线沟道QDFET制备与材料设计的改进在光探测方面，实验和理论均表明，器件尺寸的进一步缩小可以有效增强量子效率;电学应用也希望实现单量子点操作，所以制作更小尺寸的QDFET在现实上有重要的意义。本论文利用电子束曝光技术和ICP刻蚀工艺制备了纳米结构并对纳米沟道QDFET的工艺进行探索。我们首先制各出宽台面结构并形成欧姆接触，然后通过电子束曝光定义出所需图形，再通过ICP(Inductive Coupled Plasma)刻蚀域直达GaAs/AlGaAs应力缓冲层形成纳米尺寸的沟道。通过调节刻蚀参数，最后得到沟道宽度为200nm、深度大于200nm、沟道剖面呈现正梯形的QDFET。 3.利用飞秒激光制备半透明栅极目前栅电极主要利用电子束曝光技术制作。然而，电子束曝光技术本身存在工艺加工效率低以及运行成本高等问题。新兴的无掩膜飞秒激光双光子直写光刻技术因其具有能够突破衍射限制，不需要复杂的真空系统，采用多光束并行加工方式等特点有望能解决加工精度、成本和效率三者之间的矛盾。鉴于飞秒激光光刻的优点及应用前景，我们考虑将飞秒激光光刻技术融合到半导体微纳加工工艺中。于是，本课题尝试使用飞秒激光光刻技术来代替电子束曝光技术来制备栅电极，最小栅宽可达并在此基础上制备InAs量子点GaAs/AlGaAs QDFET。 本论文的研究表明，势垒层结构的优化和量子点的存在对2DEG输运特性存在明显影响，预示着内嵌InAs量子点的调制掺杂场效应晶体管结构在光电探测和逻辑电路方面都具有潜在的应用价值;利用ICP干法刻蚀技术制作纳米结构QDFET有希望实现单光子探测;同时，飞秒激光双光子光刻技术可以融合到半导体微纳加工工艺中来，以降低成本提高效率。