In GaAs是1-3μm近红外波段重要的探测材料。高In组分的InxGa_1-xAs（x>0.53）由于没有同质衬底,在生长中则会出现晶格失配,使外延层质量变差。晶格失配一直是半导体材料异质外延中存在的主要问题,缓冲层是一种很有效的方法,它释放了异质结中的失配应力。各类缓冲层的应用在很大程度上解决了一些异质外延中的晶格失配问题,获得了良好晶体质量的外延层材料。尽管缓冲层已经被研究和使用了很长时间,但是目前仍然没有一个完整的关于缓冲层作用机理或模型被提出,理论的缺失使我们无法进一步深入、有目的地去优化和设计缓冲层结构,无法对材料的异质外延生长作出更有效的改进。本论文针对高In组分InGaAs材料外延中存在的晶格失配问题,采用两步生长法,引入低温缓冲层,在Ga As衬底上成功生长了良好晶体质量的In₀.78Ga₀.22As外延层,并对低温缓冲层以及界面位错作了深入的分析和研究,取得了以下主要研究成果:1、采用两步生长法,利用MOCVD技术在GaAs衬底上生长了高In组分的In₀.78Ga₀.22As外延层,实验结果表明,低温缓冲层可以有效解决晶格失配,而且,不同厚度下,低温缓冲层对失配应力释放的程度也存在差异:适当厚度的低温缓冲层可以有效解决晶格失配,使失配应力得到很好的释放,从而带来具有良好晶体质量的外延层;除此之外,适当厚度的低温缓冲层也可以有效抑制和减少位错,从而降低外延层的位错密度。多种研究和表征手段表明,适当厚度的低温缓冲层是解决晶格失配、有效释放应力以及获得良好外延层晶体质量的关键。2、利用高分辨TEM对In₀.78Ga₀.22As/GaAs失配异质结作了深入的研究和分析。从低温下缓冲层的岛状生长入手,以厚度为变化,研究了界面位错与缓冲层厚度、失配应力释放的关系,并提出了低温缓冲层降低位错密度的作用机理。我们认为:不同厚度低温缓冲层下不同的应力释放程度要直接归因于In₀.78Ga₀.22As/GaAs失配异质结界面位错的类型和排布,周期性极好的90°位错排列对于失配应力释放是最为有效的。低温缓冲层岛状生长中每个阶段小岛之间闭合掩埋的状态直接决定了失配应力的释放,位错行为的变化带来应力释放的变化。低温缓冲层以及界面位错的机理分析与研究给予了我们优化和控制缓冲层的大概方向和思路,从而达到对异质结中失配应力的调控,实现高质量In GaAs失配材料的外延生长。3、使用XPS和UPS对In₀.82Ga₀.18As/InP失配异质结的界面带阶结构排布进行了测定,得到其价带带阶为0.413 eV,由此推出其导带带阶为0.457 eV,并分别从实验和理论方面验证了该结果的准确性。最终得出In₀.82Ga₀.18As/InP异质结界面表现出一个type-I型straddling带阶结构。In₀.82Ga₀.18As/InP异质结带阶结构的确认具有重要意义,能带调控给予了我们控制载流子输运过程的可能性,从而为实现异质结器件结构及功能的多样化和创新奠定了理论基础。