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InAs/InxGa1-xSb应变超晶格被认为是最有潜质应用于814μm长远波段红外探测的材料。外延生长异质薄膜材料不可避免的涉及到不同材料所形成的界面层。物理性质和器件性能的优劣很大程度上取决于界面结构和成分。分子束外延（MBE）能够实现原子量级浮动和化学成分突变的异质界面。其中有两个主要因素导致界面失序:一是由于台阶和岛的形成导致界面粗糙;二是界面原子交换,其中包括在界面处成分的改变。因此界面失序最终将通过载流子在界面处的传递效应和散射机制影响器件的光电特性,同时导致带阶偏离本征值。影响界面质量的主要因素包括生长参数、衬底取向、过渡层特性、生长温度和应变缓解等。本文通过双晶x射线衍射,红外光谱和光致发光谱表征、分析了超晶格的结构质量和光学性能。文中通过高分辨透射电镜（HRTEM）对InAs/InxGa1-xSb超晶格的界面结构进行了深入研究。并使用实验获得的高分辨电镜像与InAs和InxGa1-xSb相应的原子格点像相匹配,确定超晶格界面成分。研究发现,InxGa1?xAs型界面主要是通过调节原子位置的方式来缓解晶格失配。而InSb型界面缓解晶格失配主要机制是产生失配位错。对具有GaAs/InxGa1-xAs型界面的InAs/InxGa1-x Sb超晶格的界面结构进行了分析。通过对界面原子排列的分析,界面化学键构型的讨论,结果表明电荷平衡原理是界面形成首要遵从的原则。InxGa1-xAs型界面的结构特征是通过面间距调制释放晶格失配。而GaAs型界面的形貌特征是界面附近存在失配位错,同时在界面附近伴随着化学成分的波动。通过原子尺度测量面间距的方法研究了InAs/InxGa1-xSb超晶格合金层中In含量。在无应变状态下测量了[001],[110]和[111]方向上的晶格间距,并计算其平均晶格常数。结果表明InAs层的理论值和实验值相差无几。我们所计算的In0.25Ga0.75Sb合金层的平均晶格常数结合Vegard规则,获得的In含量为0.18,与x射线衍射结果一致。文中阐明了如何通过HRTEM像在原子尺度范围内对InAs/InxGa1-xSb界面键合特征进行分析,从而推测异质结中界面结构、界面成分和生长条件之间的关系。并结合实验观测结果应用动力学多层法理论对InAs/InxGa1-xSb超晶格中InSb型和InxGa1-xAs型两种界面类型的高分辨像进行模拟计算,分析了近界面处像衬度对高分辨像中格点之间面间距的影响。本文对长远波段红外光电薄膜材料InAs/InxGa1-xSb应变超晶格的显微结构进行了深入分析,并揭示界面结构与制备工艺之间的关系及其物理本质,在“带隙工程”基础上进一步分析显微结构与光学性能之间的内在关系,为长远波段红外探测光电薄膜材料达到优异的光学性能奠定基础。