生长在GaSb衬底上的InAs/GaSb II类超晶格材料体系是一种新型的红外探测用材料，通过改变InAs、GaSb各层的厚度，超晶格材料体系的禁带宽度可调，探测范围可覆盖3μm至30μm。II类超晶格超晶格红外探测器有更低的暗电流，更高的工作温度，同时III-V族材料生长和器件制备技术成熟，均匀性好，可与传统红外探测器材料HgCdTe和InSb相竞争。基于II类超晶格在红外探测器应用方面的诸多理论优势及特点，国内外研究机构在II类超晶格材料物理特性，材料生长技术，器件制备技术等方面开展了大量的分析研究工作。从90年代材料生长技术的研究和材料质量的提高到2000年左右具有器件质量的外延材料的成功制备，从单元器件的获得到21世纪初陆续出现的焦平面探测器以及各种势垒结构器件和双色、多色探测器的研制，InAs/GaSb超晶格红外探测器发展势头非常迅猛。不过，尽管InAs/GaSb II类超晶格探测器已经取得了不错的发展，然而其性能与碲镉汞探测器仍旧有一定的差距，并且超晶格红外探测器的理论优势并没有完全得以实现。更为重要的是，目前在国内超晶格探测器还属于初期阶段，对于我们更是全新而陌生的材料体系，所以为了制造出具有自主知识产权的超晶格探测器，用以满足国内对第三代红外焦平面探测器的需求，同时为了赶超国际上的超晶格红外探测器的先进水平，我们投入了大量的精力进行了超晶格材料体系的研究与摸索。本学位论文聚焦于InAs/GaSb II类超晶格探测器结构MBE生长，以实现高性能超晶格红外焦平面探测用材料，主要研究内容如下：高质量的InAs/GaSb超晶格生长在GaSb衬底上，所以获得高质量的GaSb缓冲层便是外延生长得到高质量超晶格的前提。由于GaSb衬底易氧化的特性，本论文首先从GaSb衬底表面氧化层的分析入手，通过实验研究成功完成脱氧，然后在GaSb（001）衬底上制备了原子级平整的GaSb缓冲层，高质量的GaSb缓冲层表面有非常规则的原子台阶，2μm×2μm扫面面积的原子力显微镜（AFM）图片显示GaSb缓冲层粗糙度仅有1。另外，也对临晶向GaSb衬底（晶向<001>偏晶向<111>20）上的同质外延进行了研究，不过由于临晶向生长使得外延层原子台阶密度增加，其表面粗糙度变大（由<001>晶向条件下的0.098nm增加到偏晶向条件下的0.223nm）。紧接着又对低温生长的GaSb外延层特性进行了分析，随着生长温度的降低，GaSb外延层表面已经完全趋向于岛状生长，岛状结构密度逐渐增加，并通过合PL谱测试发现，在GaSb外延层中存在着大量的背景缺陷，同时，也对InAs外延层进行了生长研究，由实验结果发现，在实验条件中的低温区间（3900C-4400C），InAs比GaSb更容易实现层状生长。生长温度对超晶格晶体质量，表面形貌以及光学特性等方面有着重要的影响，通过分别对中、长波SLs生长温度的分析研究，我们得出中、长波超晶格生长温度在400±100C。在周期性超晶格结构中，InSb界面有效的补偿了InAs与GaSb间的物理失配，不过由于InSb的晶格常数要比InAs以及GaSb的晶格常数大7%左右，同时界面层不断重复，这使得高质量的InSb界面的生长成为了一难点，在本论文研究中通过界面生长模式，界面厚度两个方面的分析，以及界面结构的设计，我们确定了中长波超晶格器件结构生长中所用到的MBE快门开关顺序。最后利用XRD拟合技术以及建立的模型对超晶格外延材料中的缺陷量进行半定量的计算。由于GaSb良好的导电特性，使得GaSb基InAs/GaSb超晶格外延材料电学特性的表征成为了一难点，文中详细概括了超晶格电学特性的各种测试技术，并且利用C—V技术得到了中波超晶格的背景载流子浓度，中波本征超晶格通常呈现p型导电，背景载流子浓度在1015cm-3量级，然后利用去衬底技术得到了长波超晶格的电学特性，长波本征超晶格通常呈现n型导电，背景载流子浓度在1016cm-3量级，紧接着通过对长波超晶格的吸收区进行p型补偿掺杂有效的提高了探测器的量子效率。生长的中长波超晶格探测结构材料的XRD曲线的FWHM已经达到了19’’，是目前文献中报道的最小值之一。同时已经可以实现5微米厚度超晶格材料生长，这为超晶格探测器量子效率的提高提供了保障。此外，2’’外延晶片表现出了高的晶体质量均匀性，为高均匀性的焦平面探测器奠定了基础。50%截止波长10微米的单元器件在反偏电压为-0.02V时，动态电阻面积乘积RA达到最大值277.05Ω*cm2，此时暗电流密度为9.8×10-5A/cm2，另外R0A为112.31Ω*cm2。50%截止波长12微米的单元器件在反偏电压为-0.04V时，动态电阻面积乘积RA达到最大值128.54Ω*cm2，对应的暗电流密度为5.1×10-4A/cm2，其零偏电压下的R0A为23.8Ω*cm2。长波超晶格单元器件暗电流水平已经与文献报道的最好结果相当。生长的中波和长波超晶格红外探测材料已经用于制备了国内的第一个高性能超晶格中波红外焦平面探测器和第一个高性能超晶格长波红外焦平面探测器，此中波超晶格面阵红外焦平面探测像素元数128×128，在77K，此中波焦平面的50%截止波长为5.4微米，量子效率达到了25%，峰值探测率为3×1012cmHz1/2/W，盲元率仅有1.8%，非均匀性为5.4%，噪声等效温差为33.4mk，此长波超晶格面阵红外焦平面探测像素元数320×256，在77K，此长波焦平面的100%截止波长为10.5微米，峰值探测率为8.41×109cmHz1/2/W，盲元率为2.6%，非均匀性为6.2%。