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在近红外区域，InxGa1-xAs是非常重要的红外探测器材料。近年来，对于高In组分的InxGa1-xAs探测器需求在不断地增长，主要应用在空间成像(包括地球观洲、遥感和环境监测等)和光谱领域。高In组分的InxGa1-xAs与InP衬底的存在较大的晶格失配，晶格失配会使外延材料位错密度增加，导致器件的性能下降。为了解决这个难题，许多研究小组对此进行了深入的研究。在外延层与衬底之间引入缓冲层是目前解决晶格失配的主要手段。两步生长法是解决高失配材料的最主要方法之一，即：低温生长缓冲层，然后在较高的温度下生长外延层。低温淀积的缓冲层被认为是后续高温生长外延层的模板，把晶格失配导致应变限制在缓冲层内。本论文首次把两步生长法用于在InP衬底上制备高In组分的InGaAs材料。设计了缓冲层，研究了缓冲层In组分、缓冲层生长温度、缓冲层厚度、外延层生长温度和厚度对外延层质量的影响。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、霍尔测量、拉曼散射和光致发光等进行材料表征。优化了In0.53Ga0.47As器件结构的吸收层和盖层厚度，制备了大面积组分均匀的InP/InGaAs/InP器件结构材料，制作出单元、4×2元线列和128×2线列器件芯片，并对器件性能进行了探讨。本论文研究工作包括：
一、高In组分InGaAs材料缓冲层的研究：
研究了缓冲层In组分对外延层质量的影响，结果表明：缓冲层和外延层的In组分相同时，外延层的结晶质量、表面形貌、电学性质为最佳；
研究了缓冲层的生长温度对外延层质量的影响，结果表明：缓冲层在450℃左右生长时，外延层的结晶质量、表面形貌、光致发光性质为最佳；
研究了缓冲层厚度对外延层质量的影响，结果表明：缓冲层厚度为100nm左右时，外延层的结晶质量、表面形貌、电学性质达到最佳。
二、高In组分InGaAs材料的外延层的研究：
在最佳的缓冲层生长条件下，研究了生长温度对外延层质量的影响。结果表明：生长温度为530℃时，外延层的结晶质量、表面形貌最好、电学性质最佳、应力达到最小；
研究了外延层厚度对外延层质量的影响，外延层的质量随厚度增加而得到改善。制备出大面积、组分均匀的InP/In0.82Ga0.18As/InP器件结构材料。
三、In0.53Ga0.47As短波红外探测器件性能的研究：
优化了In0.53Ga0.47As器件结构的外延层和盖层厚度，制备出大面积的InP/In0.53Ga0.47As/InP器件结构材料，并对器件结构材料的组分均匀性进行了表征。制作出单元、4×2元线列和128×2线列器件芯片。对单元器件的性能、4×2元线列的均匀性、128×2线列的性能进行了探讨。