采用As掺杂和激活技术制备的p+-on-n异质结材料是获得高性能长波碲镉汞红外焦平面器件的关键技术之一, 得到了广泛关注.采用变温IV拟合的方法, 对不同As掺入浓度与器件结性能相关性进行了分析, 发现降低结区内As掺杂浓度可以有效抑制器件的陷阱辅助隧穿电流.拟合结果表明, 较高浓度的Nt很可能与高浓度As掺入相关.因此As的稳定均匀掺入和激活被认为是主要技术挑战.实验研究了分子束外延过程中Hg/Te束流比与As掺入效率的关系, 发现相对富Hg的外延条件有助于提高As掺杂效率.研究还发现As的晶圆内掺杂均匀性与Hg/Te束流比的均匀性密切相关.对As的激活退火进行了研究, 发现在饱和Hg蒸汽压中采用300℃/16h+420℃/1 h+240℃/48 h的退火条件能明显提升碲镉汞中As原子的激活率.

基于暗电流模型, 通过变温I-V分析长波器件(截止波长为9~10 μm)的暗电流机理和主导机制.实验对比了不同衬底、不同成结方式、不同掺杂异质结构与暗电流成分的相关性.结果表明, 对于B+离子注入的平面结汞空位n+-on-p结构, 替代衬底上的碲镉汞(HgCdTe)器件零偏阻抗(R0)在80 K以上与碲锌镉(CdZnTe)基碲镉汞器件结阻抗性能相当.但替代衬底上的HgCdTe因结区内较高的位错, 使得从80 K开始缺陷辅助隧穿电流(Itat)超过产生复合电流(Ig-r), 成为暗电流的主要成分.与平面n+-on-p器件相比, 采用原位掺杂组分异质结结构(DLHJ)的p+-on-n台面器件, 因吸收层为n型, 少子迁移率较低, 能够有效抑制器件的扩散电流.80 K下截止波长9.6 μm, 中心距30 μm, 替代衬底上的p+-on-n台面器件品质参数(R0A)为38 Ω·cm2, 零偏阻抗较n-on-p结构的CdZnTe基碲镉汞器件高约15倍.但替代衬底上的p+-on-n台面器件仍受体内缺陷影响, 在60 K以下较高的Itat成为暗电流主导成分, 其R0A相比CdZnTe基n+-on-p的HgCdTe差了一个数量级.

通过2维数值模拟对HgCdTe nBn红外探测器的光电性质进行了研究.理论计算了nBn结构中各层的参数的变化(包含厚度的变化、掺杂浓度的变化以及组分)对器件性能的影响规律.通过优化上述器件结构参数，理论上获得了最优化结构的HgCdTe nBn器件，为获得高性能MBE外延HgCdTe nBn红外探测器提供重要参考.

基于GaAs/Si材料中位错的运动反应理论，修正获得CdTe/Si和HgCdTe/Si外延材料中的位错运动反应模型.采用快速退火方法对Si基HgCdTe外延材料进行位错抑制实验研究，实验结果与理论曲线基本吻合，从理论角度解释了不同高温热处理条件对材料体内位错的抑制作用.对于厚度为4～10 μm的CdTe/Si进行500 ℃快速退火1 min，可使位错密度降低0.5～1个数量级，最好结果为2.5×105 cm-2.