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Ⅲ-Ⅴ族半导体材料InGaAs/InP已经在器件和实际应用层面发挥了重要作用,在光纤通信、空间探测等领域,常作为光源和探测器扮演着关键角色。我国的InGaAs材料外延生长技术仍然相对薄弱,例如材料的本底浓度、迁移率、少子寿命等关键性能参数与国外仍存在一定差距。本文以InGaAs/InP PIN探测器材料的分子束外延（MBE）生长为主线,重点对InGaAs/InP材料的光电性能、器件级材料的关键生长工艺和特性表征展开了相关研究。主要研究结果如下:1.通过优化MBE生长工艺,获得了高质量的InGaAs/InP材料。InP的本底浓度达到了12×10144 cm-3（N型）,室温和77 K迁移率分别接近5000 cm2/V·s和100000 cm2/V·s;In0.53Ga0.47As的本底浓度约为1×10155 cm-3（n型）,室温和77K迁移率分别超过了10000 cm2/V·s和64000 cm2/V·s。2.评估了光致发光（PL）和高分辨X射线衍射（XRD）方法测量材料组分非均匀性的测试误差,在此基础上对所生长材料的非均匀性进行了表征和优化。实验结果表明两种表征方法对AlGaAs材料组分的测量误差均超过了±1%,材料真实的组分非均匀性结果基本被测量误差掩盖。通过适当提升样品架外圈加热器温度（实验中采用了比内圈加热器高10℃）,改善了4英寸AlGaAs材料组分非均匀性,显著地改进了3英寸GaAs/AlGaAs HEMT材料的77 K迁移率非均匀性。研究了4英寸和3×2英寸In0.53Ga0.47As材料的非均匀性,结果表明XRD方法表征InGaAs材料组分的测量误差很小,大约在±0.01%量级,可以用来精细表征InGaAs的组分非均匀性。所生长材料的均匀性表现良好,4英寸材料的组分非均匀性为±0.1%,3×2英寸材料的组分和掺杂浓度非均匀性分别为±0.2%和±3.0%。3.围绕InP衬底脱氧工艺,进行了工艺问题分析与优化研究。针对采用P2或As4保护脱氧工艺生长的样品,采用了变温霍尔测试进行表征。结果表明,P2保护脱氧工艺的参数窗口相对相对较窄,有待进一步优化;As4保护脱氧工艺比较可靠,材料的综合电学性能更好。4.在InGaAs/InP材料界面观察到了As反常扩散现象,采用了PL、XRD、三维原子探针（3DAP）和扫描透射电子显微镜（STEM）方法对样品进行了细致表征。结果表明,在采用P2/As2切换工艺生长的InGaAs/InP样品中,观察到As原子从界面向下层InP中扩散了几百纳米,形成了较厚的InAsyP1-y组分递变层,对这一反常的扩散过程进行了合理解释。通过实验证实了采用P2/As4切换工艺,能够有效地抑制反常扩散,获得陡峭的异质界面。采用了二次离子质谱（SIMS）和PL方法表征了InGaAs/InP双异质结（DH）材料界面附近的原子分布和材料组分。结果表明,对于InP帽层与InGaAs吸收层界面,InGaAs吸收层与InP接触层界面而言,两种表征方法都未发现明显的界面问题。5.围绕InGaAs/InP DH材料中InGaAs吸收层少子寿命的表征问题,采用了激发波长904 nm的微波光电导衰退（μ-PCD）技术作为测量手段,从理论分析和实验测量两个方面展开了研究。结果表明,较好的InP帽层材料质量（具体表现为少子寿命）,是准确提取InGaAs吸收层少子寿命的前提之一;在μ-PCD少子寿命数值很大的情况下,测量结果将主要反映InGaAs的质量;生长的晶格匹配InGaAs材料(ND=1×1015 cm-3)的μ-PCD少子寿命在1μs量级。探讨了材料PL强度、少子寿命两个关键参数与制成器件暗电流的关联。初步研究结果表明,材料的PL强度、少子寿命与器件的暗电流水平存在定性的对应关系。比较了不同单位InGaAs/InP DH PIN探测器结构材料的性能,结果表明本文所研制材料的室温PL性能与其他单位较好的材料相近,制成单元器件的室温暗电流水平也相当,统计结果均为20 nA/cm2@-0.1 V左右。