锑化铟(InSb)焦平面探测器是中波红外探测领域应用广泛的一种探测器。作为制备探测器的基础，InSb晶体材料的质量和性能显得尤为重要。近年来InSb晶体材料在向高质量大尺寸方向发展。通过多举措坩埚设计和温场条件设计，采用直拉法生长了直径大于135 mm的InSb单晶。测试结果表明，5 in晶片的位错腐蚀坑密度小于50 cm-2，双晶衍射峰的半峰宽为832 arcsec，晶体具有相当好的完整性。通过优化生长工艺参数，晶体生长过程中具有较为平坦的固液界面，表现出良好的径向电学均匀性。这为制备低成本和超大规模InSb红外探测器阵列奠定了基础。

锑化铟晶片在存放以及使用过程中的性能稳定性是影响制备的探测器性能的重要因素之一。为了探究锑化铟晶片在长时间放置情况下的性能变化情况，对锑化铟晶片进行高温加速贮存试验，并在试验过程中对晶片几何参数、表面粗糙度、电学参数、位错缺陷等几个重要性能参数进行跟踪检测。结果表明，在高温加速试验条件下，除晶片外形发生轻微变化以外，其他性能基本不发生变化，晶片能够长期保存。

液相外延碲镉汞材料的贯穿型缺陷会在后续器件制备中导致多个盲元的形成。采用共聚焦显微镜对该类缺陷的深度进行了表征，并对缺陷底部的成分进行了测试。使用聚焦离子束（Focused Ion Beam，FIB）将缺陷挖开后对其进行观察。对于贯穿型缺陷较多的碲锌镉衬底外延生长碲镉汞薄膜，统计后发现碲镉汞表面的贯穿型缺陷与衬底缺陷存在一定的对应关系，因此推测液相外延贯穿型缺陷起源于碲锌镉衬底缺陷。

利用分子束外延(Molecular Beam Epitaxy, MBE)系统生长了In掺杂硅基碲镉汞(Mercury Cadmium Telluride, MCT)材料。通过控制In源温度获得了不同掺杂水平的高质量MCT外延片。二次离子质谱仪(Secondary Ion Mass Spectrometer, SIMS)测试结果表明, In掺杂浓度在1×1015~ 2×1016 cm-3之间。表征了不同In掺杂浓度对MCT外延层位错的影响。发现位错腐蚀坑形态以三角形为主(沿<111>方向排列), 且位错密度与未掺杂样品基本相当。对不同In掺杂浓度的材料进行汞饱和低温处理后, 样品的电学性能均有所改善。结果表明, In掺杂能够提高材料的均匀性, 从而获得较高的电子迁移率。

对HgCdTe红外探测器CdSexTe1-x衬底材料的分子束外延生长条件、组分调整等进行了简单介绍。生长条件包括生长结构(主要有CdSexTe1-x/CdTe/ZnTe/Si、CdSexTe1-x/ZnTe/GaAs等)、生长温度(300℃左右)、生长厚度(5 m左右)等。组分调整包括分析Se组分随(JSe+JTe)/JCd和JSe/(JSe+JTe)的变化。JSe/(JSe+JTe)值较小时, Se组分较难融入外延层; JSe/(JSe+JTe)值较大时, Se组分增长较迅速。同时, 若JSe/(JSe+JTe)值较小, 则Se组分增长趋势相对较易控制。当JSe/(JSe+JTe)值一定时, Se组分随着(JSe+JTe)/JCd的减小而增大。Se组分变化的突增点随(JSe+JTe)/JCd值的减小而增大。本文可为高性能HgCdTe红外探测器的制备提供一定的参考。

碲锌镉(CdZnTe)晶体性能优越，是高性能碲镉汞(HgCdTe)外延薄膜的首选衬底材料。双面抛光是一种加工质量较高的碲锌镉晶片表面抛光方式，其具有效率高、平整度好、晶片应力堆积少的优点。但当碲锌镉晶片尺寸增大后，其加工难度也随之上升，易出现碎片多、加工速率慢、表面平整度差等问题。本文开展了大尺寸非规则碲锌镉晶片双面抛光技术研究，深入分析了面积大于50 cm2的非规则碲锌镉晶片双面抛光工艺中，不同参数对抛光质量的影响，通过模拟并优化晶片运动轨迹，优化抛光液磨粒粒型、抛光压力、抛光液流量等抛光工艺参数，实现了具有较高抛光速率和较好表面质量的大尺寸非规则碲锌镉晶片双面抛光加工，对进一步深入研究双面抛光技术有着重要意义。

对热处理前后的InSb晶片进行了显微拉曼面扫描测试, 开发了一种新的InSb晶片应力面分布表征方式。热处理前后InSb晶片的横向光学(Transverse Optical,TO)声子散射峰分别位于179.3 cm-1和178.5 cm-1;纵向光学(Longitudinal Optical, LO)声子散射峰分别位于188.8 cm-1和188.7 cm-1;特征峰的半峰宽分别为5.8 cm-1和5.0 cm-1。X射线双晶衍射曲线半峰宽值分别为12.10~20.04 arcsec和7.61~7.74 arcsec。用经热处理后的晶片制得的器件在80℃烘烤20天后, 盲元增加量较小, 整体数量较少。这表明热处理释放了晶片的残余应力, 对后期抑制器件新增盲元存在有利影响, 为新一代超高性能、超大面阵红外探测器的制备奠定了材料基础。

对碲镉汞p-on-n双层异质结材料的表面缺陷进行了研究。材料表面缺陷会对后续器件的性能产生影响。利用光学显微镜观察外延完的材料表面，发现表面不规则块状缺陷和表面孔洞缺陷较为常见。使用共聚焦显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析等测试手段分析发现，缺陷的形成原因是p型层生长过程中镉耗尽以及n型层生长过程中产生缺陷的延伸。

碲镉汞材料的电学、光学性能直接影响红外探测器的性能，掺杂是一种有效提高材料性能的手段，因此碲镉汞材料的相关掺杂研究至关重要。利用步进式扫描傅里叶红外调制光致发光(Fourier Transform Infrared Modulated Photoluminescence, FTIR-PL)测试仪对不同退火条件下的掺In碲镉汞材料进行了变温测试，降低了实验过程中的信噪比，获得了较好的光谱图。在此基础上结合霍尔测试结果，分析了由温度变化导致的能级位置变化以及不同退火条件处理后碲镉汞材料的发光峰强度和位置的变化。

锑化铟(InSb)材料因其特殊的性质被广泛用于红外光电探测等领域。随着更大面阵中波红外焦平面探测器的发展以及对低成本InSb红外探测器的需求，所需的晶片材料尺寸也日益增加。本文通过采用新结构石墨托以及高精度低损伤单线切割实现了5英寸InSb晶体定向断段；采用低损伤边缘倒角技术同时优化研磨参数改善了5英寸InSb晶片研磨；通过优化贴片工序提高了5英寸InSb晶片抛光后的平整度；通过优化抛光液pH值以及配比提高了5英寸InSb晶片表面质量。同时，使用X射线晶体定向仪、原子力显微镜等测试仪器对5英寸InSb晶片的晶向及偏差、抛光表面宏观质量、几何参数、表面粗糙度、晶格质量进行了测试表征。测试结果表明，采用优化后的加工工艺制备出了高质量的5英寸InSb晶片，能够满足InSb红外探测器制备需求。