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本论文围绕高In组分In0.8Ga0.2As探测器(响应波长扩展至2.4μm)的制备和器件物理进行了深入的研究。通过对器件制备工艺的优化和结构设计优化，国内首次制备了正照射和背照射256×1元In0.8Ga0.2As线列焦平面光敏芯片，小光敏元背照射660×1元In0.8Ga0.2As线列焦平面光敏芯片，以及它们与读出电路互连后的焦平面组件。为航天遥感用高In组分InGaAs线列焦平面的研制奠定了技术基础。本论文的主要结论总结如下：
1.对同质结和异质结两类光敏芯片进行了对比分析，得出由InxAl1-xAs作帽层及缓冲层外延材料制备的异质结器件，其性能要明显的优于由InxGa1-xAs作帽层及缓冲层外延材料制备的同质结器件。其中，异质结器件的探测率和响应率室温可以达到6～7×1010 cmHz1/2W-1和1.6～1.7A/W，非均匀性小于6％，280K时探测率可以达到1×10¨cmHz1/2/W以上。
2.对器件p型电极的欧姆接触进行了初步研究。经过450℃、30 s退火后，p+-InP与Au/Zn/Au接触电极的比接触电阻可以降低到10-6Ω·cm2；p+-In0.8Ga0.2As与Ti/Pt/Au的接触电极经过460℃、30 s退火后，其比接触电阻ρc≈7.5×10-3Ω·cm2；p+-In0.8Al0.2As与Ti/Pt/Au的接触电极，经过480℃、30 s退火后，其比接触电阻ρc≈6.2×10-3Ω·cm2。三种P型电极经过适当的退火处理后，基本上都能实现较好的欧姆接触。
3.首次采用了阳极氧化方法实现了对高台面器件的钝化。发现通过调节电解液的PH值，可以改变氧化物介质薄膜的组分。通过AES分析可以得到，在PH为9的KOH/乙二醇电解液中生成的氧化物薄膜中，宽禁带的As2O3和Ga2O3的含量明显增大，更有利于提高氧化物薄膜的钝化效果。
4.研究分析了外延材料参数对器件性能的影响。特别是对于吸收层厚度和掺杂浓度的参数选择上，需要在暗电流和量子效率之间进行权衡。考虑焦平面组件的高非均匀性，可以通过增加吸收层的掺杂浓度，进一步降低器件的暗电流，从而降低器件的非均匀性。
5.通过自行设计的一套测试结构，系统研究了器件图形的各项设计参数对器件性能的影响。对于正照射台面型In0.8Ga0.2As探测器而言，整个台面的面积将决定器件的结区特性，如优值因子、暗电流、噪声等；通过对暗电流密度和器件周长面积比的分析，得到器件的侧面漏电流相对于其整个暗电流可以忽略不计，即器件的暗电流主要来源于器件的体内暗电流；器件的响应信号不仅取决于光敏感区的面积，而是与整个台面的面积成比例；以及在具有相同的台面面积时，在一定的合理范围内探测器的性能与器件的具体形状无关。
6.在正照器件的研制基础上，制备了背照射256×1元线列焦平面光敏芯片，以及小光敏元背照射660×1元线列焦平面光敏芯片。背照射光敏芯片的性能与正照射芯片的性能相当，通过把光敏芯片与读出电路互连后对焦平面的分析，发现焦平面组件的非均匀性很差，分析原因是由于高In组分光敏芯片本身的暗电流较大，而且读出电路存在一个±3mV的输入失调，两者共同造成了焦平面组件很高的非均匀性。通过研究分析提出了进一步降低焦平面组件非均匀性的优化方案。