本文基于长波InAs / GaSb II类超晶格红外焦平面阵列（Focal Plane Array，FPA）设计和生长了由ZnS和Ge组成的多层薄膜结构。与没有多层薄膜的FPA相比，多层薄膜使其响应峰位置从8.7 μm和10.3 μm分别移动到9.8 μm和11.7 μm，50％响应截止波长从11.6 μm移动至12.3 μm，并且在波长为12 μm处的响应强度增加了69％。总之，优化的多层薄膜可以调控FPA的响应波长，这为实现更高灵敏度和更高成像能力的长波红外探测提供了更好的平台。

报道了采用Cl2/N2电感耦合等离子(ICP)组合体刻蚀工艺在InAs/GaSb II类超晶格红外焦平面台面加工过程中的研究结果, 实验采用分子束外延技术在GaSb衬底上生长的PIN型超晶格材料。结果表明, 气体流量比例直接对刻蚀速率和刻蚀形貌产生影响, 氯气含量越高, 刻蚀速率越大, 当氮气含量增加, 刻蚀速率降低并趋于一定值。当氯气和氮气的流量比例和等离子腔体内压力等参数一定时, 随着温度升高, 刻蚀速率和选择比在有限范围内同时线性增大, 台面的倾角趋于直角, 台面轮廓层状纹理逐渐消失, 但沟道内变得粗糙不平, 并出现坑点。在实验研究范围内, 电感耦合等离子源的ICP功率和RF功率对刻蚀结果产生的影响较小。

报道了320×256元InAs/GaSb Ⅱ类超晶格长波红外焦平面阵列探测器的研制和性能测试.采用分子束外延技术在GaSb衬底上生长超晶格材料, 器件采用PBIN结构, 红外吸收区结构为14ML(InAs)/7ML(GaSb), 焦平面阵列光敏元尺寸为27μm×27μm, 中心距为30μm, 通过刻蚀形成台面、侧边钝化和金属接触电极生长, 以及与读出电路互连等工艺, 得到了320×256面阵长波焦平面探测器.在77K温度下测试,焦平面器件的100%截止波长为10.5μm, 峰值探测率为8.41×109cmHz1/2W-1, 盲元率为2.6%, 不均匀性为6.2%, 采用该超晶格焦平面器件得到了较为清晰的演示性室温目标红外热成像.

报道了50%截止波长为12.5μm的InAs/GaSb II类超晶格长波红外探测器材料及单元器件.实验采用分子束外延技术在GaSb衬底上生长超晶格材料.吸收区结构为15ML(InAs)/7ML(GaSb)，器件采用PBIN的多层异质结构以抑制长波器件暗电流.在77K温度下测试了单元器件的电流-电压(I-V)特性，响应光谱和黑体响应.在该温度下，光敏元大小为100μm×100μm的单元探测器RmaxA为2.5Ωcm2，器件的电流响应率为1.29A/W，黑体响应率为2.1×109cmHz1/2/W，11μm处量子效率为14.3%.采用四种暗电流机制对器件反向偏压下的暗电流密度曲线进行了拟合分析，结果表明起主导作用的暗电流机制为产生复合电流.

报道了128×128元InAs/GaSb II类超晶格红外焦平面阵列探测器的研究成果.实验采用分子束外延技术在GaSb衬底上生长超晶格材料.红外吸收区结构为13 ML(InAs)/9 ML(GaSb), 器件采用PIN结构, 焦平面阵列光敏元大小为40 μm × 40 μm.通过台面形成、侧边钝化和金属电极生长, 以及与读出电路互连等工艺, 得到了128×128面阵长波焦平面探测器.在77 K 时测试, 器件的100%截止波长为8 μm, 峰值探测率6.0×109 cmHz1/2 W-1.经红外焦平面成像测试, 探测器可得到较为清晰的成像.

对富碲液相外延As掺杂碲镉汞(HgCdTe)材料的研究发现，其电学性能存在着不稳定性，材料霍尔参数的实验数据与均匀材料的理论计算结果也不能很好的吻合.通过采用剥层变温霍尔测量和二次离子质谱(SIMS)测试对材料纵向均匀性进行检测的结果显示，外延材料中的As在高温富汞激活退火过程中具有向材料表面扩散的效应，导致在表面形成了高于主体层浓度1~2个量级的高浓度表面层，并导致了AsTe受主的浓度在HgCdTe薄膜中呈非均匀分布.考虑这一效应并采用双层模型的霍尔参数计算方法后，As掺杂HgCdTe液相外延材料的电学行为得到了较好的解释，并较为准确地获得了退火后材料表面层与主体层的受主浓度及受主能级等电学参数.

报道了InAs/GaSb超晶格中波材料的分子束外延生长技术研究.通过改变GaSb衬底上分子束外延InAs/GaSb超晶格材料的衬底温度，以及界面的优化等，改善超晶格材料的表面形貌和晶格失配，获得了晶格失配Δa/a=1.5×10-4，原子级平整表面的InAs/GaSb超晶格材料，材料77 K截止波长为4.87 μm.

As掺杂HgCdTe薄膜材料在研制高工作温度(HOT)红外探测器方面有着特殊的用途, 能够有效抑制高温下产生的复合电流。富Te液相外延中As的分凝系数非常低, 故掺杂原子数分数也很低, 约为1015 cm-3。虽然, 富Te液相外延下生长的As无法占据Te位成为AsTe受主, 但是, 通过富Hg高温热处理, 这些As原子能够激活成为AsTe受主。通过富Te液相外延(LPE)技术, 制备了As掺杂HgCdTe薄膜材料, 通过后期富Hg高温热退火(400 ℃), 成功获得低掺杂原子数分数P型As掺杂HgCdTe薄膜材料。通过二次离子质谱(SIMS)确定掺杂原子数分数。利用变温霍尔测试(10～300 K)测量了材料的霍尔效应及相应电阻率, 获得了As掺杂HgCdTe薄膜材料的基本电学性质。

研究了碲镉汞富碲垂直液相外延技术.在研究该关键技术的过程中, 提出了一种方法以检查外延前(Hg1-x Cd x ) 1-y Te y 母液的均匀性.并且, 通过减小生长腔体中的自由空间, 对气体的对流和汞回流进行了抑制, 及通过改进 工艺过程中的温度控制方式来应对因对流和汞回流而造成的生长温度不确定性.在解决上述关键技术后, 实现了 碲镉汞垂直液相外延工艺的稳定性, 所外延的中波碲镉汞材料的组分可重复性做到了 ±0.005, 厚度控制能力达到 了±5μm , 40×30mm 2 外延材料的横向组分均匀性(相对均方差)小于1.3×10 -3 , 同生长批次材料片与片之间的组 分和厚度差异分别小于0.001和1μm.在10mm线度上, 表面起伏小于1μm.经热处理后, 中波汞空位p型材料在 77K下具有较高的空穴迁移率.另外, 和水平推舟技术相比, 垂直碲镉汞液相外延在提供大批量和大面积相同性能 材料方面具有明显的优势, 这对于二代碲镉汞红外焦平面批生产技术和拼接型超大规模红外焦平面技术的发展都 具有重要的意义.

研究了HgCdTe液相外延薄膜表面两类宏观缺陷的形成原因.研究表明, 大部分表面凹陷点(void)缺陷的形 成是由衬底的蜡沾污所引入的, 而表面凸起点(hill-like)是由衬底边缘脱落的CdZnTe微颗粒造成的, 通过控制外 延生长前的衬底处理过程, 可以抑制这两类缺陷, 从而生长出零(宏观)缺陷密度的优质HgCdTe外延薄膜.