光电转换是我们日常生活中众多技术的核心,而光电探测器更是许多器件中必不可少的重要组成部分。随着微电子技术的发展,基于金属和半导体硅组成的肖特基异质结光电探测器由于制造工艺简单、稳定性好,更重要的是与半导体工艺的良好兼容性而被认为有广阔的应用前景。然而,由于其电极材料对红外光具有高反射率和低吸收率,导致了肖特基异质结光电探测器的探测效率较低,并且探测波段主要集中在1650 nm以下,限制了其在红外探测的应用。锑化铟作为一种直接窄带隙半导体,与硅形成的异质结型探测器件能发挥能带匹配优势,可以弥补上述不足。本论文通过直接在硅衬底上生长锑化铟薄膜,制备出可宽波段探测的锑化铟/硅异质结光电探测器。首先研究了锑化铟薄膜的性能和锑化铟/硅器件的光响应和温度响应特性,再利用引入石墨烯作为表面透明电极提高光生载流子的传输效率和器件的响应速度,研究了石墨烯/锑化铟/硅异质结光电探测器件的性能。主要的研究内容和结论包括:（1）锑化铟薄膜的制备和表征。通过简单的蒸发法生长了锑化铟薄膜,并结合实验室现有的仪器,通过扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线衍射分析、原子力显微镜、傅里叶变换红外光谱仪对锑化铟薄膜的表面形貌、结构等性质进行了表征与简单的分析。制备得到的InSb薄膜连续且均匀分布在衬底上,厚度约为20 nm,在1.2μm的波长处开始具有强吸收,并且在近红外波段的吸收率约为30%。（2）InSb/Si异质结光电探测器件的性能测试。利用在硅衬底上直接生长锑化铟薄膜制备出InSb/Si异质结光电探测器件,并测试了其光电性能。在可见光波段,使用635 nm的激光器,当入射光功率为450μW功率时,器件的暗电流为8.7×10^-10 A,光电流为2.54×10^-6 A,对应的开关比为2.9×10³。器件的响应速度较快,为5.6 mA/W。比探测率为6.7×10¹⁰ Jones(cm Hz^1/2/W),具有很高的稳定性和重复性。在红外波段也有明显的光响应。在1550 nm波长光源照射下,功率为130 mW时,器件的开关比为62。比探测率为7.2×10⁶ Jones,响应度为8.8×10^-4 mA/W。在2700 nm激光的照射下,功率为8.5 mW时,器件的开关比为3。相应的比探测率为4.3×10⁶ Jones,响应度为6.4×10^-4 mA/W。通过在不同温度下对器件响应进行测试,结果表明,随着工作温度的升高,器件的开关比降低,性能变差。（3）分析了InSb/Si器件性能差的原因,提出了在原有InSb/Si器件加入石墨烯作为表面透明电极来增强器件性能的方法。对比了三种结构器件（InSb/Si,Gr/InSb/Si,Gr/Si）的性能,得到:InSb薄膜与硅衬底结合,拓宽了Gr/Si探测器的工作波段;石墨烯的加入显著提高了InSb/Si器件的光电流,从而提高了器件的响应度、比探测率和响应速度。Gr/InSb/Si的性能最好,为最佳结构,并对Gr/InSb/Si器件进行了补充测试。得到:器件的3dB截止频率约为172 kHz,比之前报道的同类型器件高1²个量级。在635 nm的光照下具有出色的线性度,在1550 nm,器件的响应度随入射光功率的增加而降低。基于测试得到的暗电流噪声对应的等效噪声功率为8.7×10^-12 W Hz^-1/2,比探测率为2.3×10¹⁰ Jones。基于暗电流噪声计算值的比探测率和等效噪声功率分别为1.9×10¹² Jones和1.05×10^-13 W Hz^-1/2。研究讨论了石墨烯表面电极增强硅基化合物半导体光电探测器件性能的原理,为红外高效光电探测器件的发展提供了新思路。