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。

硅与碲镉汞之间的外延碲化镉缓冲层能够减小外延过程中产生的高达107 cm-2的位错密度, 高温热退火是抑制材料位错的有效方法之一。传统的离位退火技术会导致工艺不稳定和杂质污染等, 而原位退火则可有效解决这些问题。利用原位退火技术对分子束外延生长的硅基碲化镉材料进行了位错抑制研究。对厚度约为9 m的碲化镉材料进行了6个周期不同温度的热循环退火, 并阐释了不同退火温度对硅基碲化镉材料位错的抑制效果。采用统计位错腐蚀坑密度的方法对比了退火前后材料的位错变化。可以发现, 在退火温度为520℃时, 位错密度可以达到1.2×106 cm-2, 比未进行退火的CdTe材料的位错密度降低了半个数量级。

对影响Hg1-xCdxTe红外探测器性能的不同调控技术——包括材料调控(组分及温度、掺杂浓度、压强及应力等对材料性能的调控)、器件结构调控(n-on-p、p-on-n、p-i-n、n-B-n等器件结构的调控)和工艺调控(各种工艺调控对材料制备和器件制备等的影响)等——进行了简单介绍，以合理调控器件性能、有效降低器件暗电流、提高器件工作温度等，从而促进Hg1-xCdxTe红外探测器在降低成本、减小功耗、提高可靠性等方面的发展。

HgCdTe材料的表面缺陷是造成探测器性能下降的主要原因之一。采用聚焦离子束（Focused Ion Beam, FIB）、扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope, SEM）和能量色散X射线光谱仪（Energy Dispersive X-ray Spectrometer, EDX）研究了碲锌镉（CdZnTe)基HgCdTe外延层的表面缺陷。通过分析不同类型缺陷形成的原因，确定缺陷起源于HgCdTe材料生长过程。缺陷的形状与生长条件关系密切。凹坑及火山口状缺陷与Hg缺乏/稍高生长温度、分子束源坩埚中材料形状变化造成的不稳定束流有关。金刚石状缺陷和火山口状/金刚石状复合缺陷的产生与Hg/Te高束流比、低生长温度相关。在5 cm×5 cm大小的CdZnTe（211）B衬底表面上生长出了组分为0.216、厚度约为6.06~7 μm的高质量HgCdTe外延层。同时还建立了缺陷类型与HgCdTe薄膜生长工艺的关系。该研究对于制备高质量HgCdTe/CdZnTe外延层具有参考意义。

现阶段，大面阵碲镉汞红外焦平面探测器的需求持续增加，面向更大尺寸的碲镉汞材料制备技术成为了研究热点。对4 in硅基碲镉汞材料外延技术进行了研究。通过提升设备参数的稳定性、控制外延片的平整度以及优化材料工艺参数等一系列手段，突破了大尺寸硅基碲镉汞材料工艺的关键技术瓶颈，并制备出了高平整度、高均匀性、低缺陷率、高质量的4 in硅基碲镉汞材料。结果表明，该材料的双晶衍射半峰宽小于等于90 arcsec，表面宏观缺陷密度小于等于100 cm-2，表面平整度小于等于15 m。

报道了基于分子束外延的短/中波双色碲镉汞材料及器件的最新研究进展。采用分子束外延方法制备出了高质量的短/中波双色碲镉汞材料，并通过提高材料质量将其表面缺陷密度控制在300 cm-2以内。在此基础上进一步优化了芯片制备工艺，尤其是在减小像元中心距方面作了优化。基于上述多项材料及器件工艺制备出了320×256短/中波双色碲镉汞红外探测器组件。结果表明，该组件的测试性能及成像效果良好。

采用分子束外延（Molecular Beam Epitaxy, MBE）方法在4 in硅衬底上进行了硅基碲化镉复合衬底生长工艺研究。使用光学轮廓仪、原子力显微镜、傅里叶红外光谱仪等设备对碲化镉薄膜进行了测试。结果表明，碲化镉薄膜的厚度均匀性、表面粗糙度、翘曲度和半峰宽等都达到了预期标准，能为外延碲镉汞薄膜提供良好的衬底。

为了验证束流强度分布对膜厚的影响，通过束流分布的理论计算模拟出外延膜的分布，并与外延实验样品数据进行了对比，结果证实了我们的猜测，可以部分解释膜厚分布不均的情况。利用公式计算束流强度的分布，得出最薄点应为最厚点的73.26%。实验测试的膜厚的最厚点为8.1582 m，最薄点为5.9362 m，比例为72.76%，与计算结果基本相符。因此，可以确定束流强度分布对膜厚有一定的影响。但实际材料的膜厚不仅受束流分布的影响，还与其他工艺参数相关。由于采用了理论计算与实验相互对比的方法，比单纯实验所得出的结果更准确可靠。

目前，高性能大面阵中波及短波红外探测器已经得到了越来越多的应用。材料参数控制精确、材料质量良好的碲镉汞材料是获得高质量碲镉汞探测器的先决条件。报道了华北光电技术研究所在分子束外延(Molecular Beam Epitaxy, MBE)生长硅基中波及短波碲镉汞材料方面的最新研究进展，并介绍了现阶段MBE生长碲镉汞材料的研究现状。