为顺应当今建筑工业化和固废资源化趋势, 工程界提出了采用真空去水压制成型新工艺, 以实现机制砂混凝土的高效预制生产。本文研究了真空去水压制成型时间对不同初始水灰比(W/C)机制砂混凝土性能的影响, 结果表明: 与天然砂混凝土相比, 真空去水压制能更显著提升机制砂混凝土的强度, 主要是由于在高密实成型条件下, 机制砂充分发挥了嵌锁效应, 经真空负压-0.07 MPa及压制15 MPa处理100 s后, 机制砂混凝土初始W/C从0.58降低至0.32, 抗压强度提升了44.6%, 延长处理时间性能提升效果减弱, 尤其是对W/C较小的混凝土; 压汞测孔(MIP)发现真空去水压制后混凝土硬化体孔隙率大幅降低, 尤其是大于50 nm的有害孔, 与压制前相比, 其比例下降均超过70%, 孔径分布得到了改善, 且水化程度均提高至0.6以上; 扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)表明, 经真空去水压制处理后, 混凝土内硬化浆体变得更密实, 定向排列的针状钙矾石及片状Ca(OH)2含量减少, 而界面过渡区(ITZ)黏结性能提高。采用真空去水压制成型机制砂混凝土, 符合现代预制混凝土构件生产的绿色、节能、环保发展要求。

为了验证外延材料制备工艺试验的正确性，减少GaSb衬底对红外光的吸收，同时提升探测器的可靠性和长期稳定性，需要对II类超晶格红外探测器的GaSb衬底进行减薄处理。采用机械抛光法和机械化学抛光法实现II类超晶格探测器的GaSb衬底背面减薄，最后利用专用腐蚀液腐蚀的方法将GaSb衬底全部去除，使II类超晶格材料完全露出。扫描电镜测试表明，超晶格材料腐蚀阻挡层能起到较好的阻挡作用，材料表面光滑，衬底无残留。探测器性能测试结果表明，减薄后的探测器芯片性能未发生变化。

为提升大面阵II类超晶格红外探测器的性能、产量和材料质量，对3 in长波InAs/GaSb II类超晶格分子束外延(Molecular Beam Epitaxy, MBE)生长工艺优化进行了研究。结合反射式高能电子衍射（Reflection High-Energy Electron Diffraction, RHEED）条纹研究了不同的去氧化层温度和生长温度对3 in外延片质量的影响。使用光学显微镜、原子力显微镜(Atomic Force Microscopy, AFM)、表面颗粒检测仪、白光干涉仪、高分辨X射线衍射仪（High-Resolution X-Ray Diffractometer, HRXRD）以及X射线衍射谱模拟分别对外延片的表面形貌、均匀性和晶格质量进行了表征。优化后外延片1 μm以上缺陷的密度为316 cm-2，粗糙度为0.37 nm，总厚度偏差(Total Thickness Variation, TTV)为19.6 μm，77 K下截止波长为9.98 μm。在2 in长波II类超晶格分子束外延生长工艺的基础上，研究了增大GaSb衬底尺寸后相应生长条件的变化情况。这对尺寸增大后III-V族分子束外延工艺条件的调整具有参考意义，也为锑基II类超晶格红外探测器的面阵规模、质量和产能提升奠定了基础。

由于具有带隙可调、电子有效质量大、俄歇复合率低等特点，II类超晶格在长波红外和甚长波红外探测方面具有独特优势。介绍了长波超晶格探测器制备方面的研究进展，包括能带结构设计、表面缺陷控制、周期结构控制和表面钝化。最后报道了320×256长波超晶格焦平面阵列及其测试性能。结果表明，在77 K工作温度下，该阵列的截止波长为9.6m，平均峰值探测率D*为7×1010 cm?Hz1/2/W，噪声等效温差 (Noise Equivalent Temperature Difference, NETD)为34 mK，响应非均匀性为7%。

基于nBn结构的InAsSb器件具有扩散电流极限低、造价低廉、容易实现大面阵以及可兼容现有III-V族二极管电路等诸多优点，是小型化、低功耗、低成本、高分辨率中长波探测器的首选之一。在InAsSb材料的外延生长过程中，As的组分很难精确控制。为了找到允许的误差范围，研究了用分子束外延 （Molecular Beam Epitaxy, MBE）工艺生长InAsSb材料过程中As组分对材料表面形貌、晶格质量以及器件截止波长等方面的影响。试验结果表明，在保证材料外延厚度小于临界厚度的前提下，材料对压应力的容忍程度比拉应力高。将As组分控制在略小于91%的范围内，不但可以保证材料的质量，而且还能略微增大器件的响应波长。

材料能带以及缺陷能级状态是窄禁带半导体材料芯片制造过程中的重要参数。红外调制光致发光（Photoluminescence, PL）光谱仪是一种无损的有效检测技术。利用该技术对不同的窄禁带半导体材料进行了检测，然后用线型拟合光谱揭示了不同能级间的电子跃迁，并对结果进行了分析。结果表明，红外调制PL光谱是一种有效的材料能带和缺陷能级研究方法。

nBn型红外探测器可有效抑制产生--复合电流，进而提高探测器的工作温度。由于制备工艺可移植于III/V族成熟工艺以及存在晶格完全匹配的衬底等优势，InAsSb/AlAsSb材料是nBn型红外探测器的首选。简单介绍了InAsSb/AlAsSb nBn型红外探测器的研究现状、工作原理以及近期的研究成果。通过生长试验实现了良好的材料表面质量、晶体质量和光学性能。相关结果表明，在制备器件时，nBn结构中势垒层的掺杂浓度不应低于8×1016cm-3，否则就不利于减小nBn型器件的暗电流。

随着红外技术的发展，未来红外探测器向着mK或亚mK灵敏度红外探测系统方面发展，传统探测器已经很难满足需求，光电探测器的响应度亟待提高。主要基于石墨烯材料的独特能带结构、超高载流子迁移率、超宽光谱吸收的特性，结合碲镉汞光电探测材料的极高量子效率性能，研究了具有极高红外辐射响应度、超宽光谱响应范围的新一代石墨烯基复合红外探测材料。

介绍了二次离子质谱仪(Secondary Ion Mass Spectrometer, SIMS)的基本原理及其在焦平面红外半导体材料和器件制备工艺中发挥的重要作用。通过对掺砷碲镉汞和CdTe/InSb材料进行SIMS测试, 研究了不同离子源和一次束流大小对测试结果的影响, 为后续SIMS分析技术在红外探测器材料的进一步研究奠定了基础。