Ⅲ-Ⅴ族化合物InxGa1-xAs,作为半导体材料,其截止波长随In组分含量的变化而变化,变化范围为0.87~3.5μm。InP是常见的生长InxGa1-xAs异质结构材料的衬底,当In组分含量增加时,InxGa1-xAs外延层与InP衬底材料存在晶格失配,导致InxGa1-xAs外延层中出现大量的失配位错,外延层的结晶质量受到严重影响。因此从根源上了解失配位错对外延层结晶质和一些性能的影响,对今后制备具有优异性能的高In组分InxGa1-xAs半导体材料具有重要意义。本论文采用金属有机化学气相沉积法制备不同In组分含量的InxGa1-xAs/InP异质结构材料和不同外延层厚度的InxGa1-xAs/InP异质结构材料;采用分子束外延法制备带递变缓冲层和超晶格结构的In0.83Ga0.17As异质结构材料。利用高分辨透射电子显微镜、扫描电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射、拉曼光谱和霍尔效应等测试手段,对高In组分InxGa1-xAs薄膜材料的微观结构和性能进行了分析,解释了InxGa1-xAs外延层中位错的形成机理和位错类型,明确了In组分和不同制备条件对InxGa1-xAs外延层表面和界面结构的影响规律。结果表明:In组分含量越高,在InxGa1-xAs外延层与InP衬底之间的界面处产生的失配应力越大,表现出位错复杂、位错数量多,从而导致外延层中的位错数量增多,表面粗糙度增大。在In组分含量相同时,外延层厚度的变化同样会影响材料表面处的位错密度。上述两种情况下,外延层中的位错都主要来自于界面处失配应力产生的失配位错和衬底本身携带的少量缺陷;而在InP衬底与InxGa1-xAs外延层之间加入递变缓冲层和超晶格结构生长时,失配位错向外延层中的延伸能够得到很好的抑制,使外延层中的位错数量减少。