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锑化铟(InSb)是锑化物材料体系中二元化合物带隙最窄的一种材料，同时具有最高的室温电子迁移率(78，000cm2/Vs)，可以应用在中波红外探测器领域，具有量子效率高、可靠性好、均匀性好的优势，光谱范围为0.6～5μm，制作的红外器件具有较高的可靠性，目前最大的探测器规格已达到2k×2k，同时由于其较高的电子迁移率，这使其在霍尔传感器、高速低功耗晶体管以及电磁传感器等方面也具有重要应用价值。因此，本论文主要研究了InSb薄膜的分子束外延生长技术。 本论文对在GaAs衬底上外延InSb薄膜材料进行了理论分析和实验研究。主要包括:在GaAs衬底上通过优化生长条件直接外延了高质量的InSb薄膜，研究了其中本征缺陷的作用机制;在GaAs衬底和InSb薄膜中间插入InAlSb/InSb超晶格缓冲层，分析了超晶格缓冲层的作用原理;最后对InSb薄膜的载流子输运特性进行了理论模拟，主要分析其中位错散射作用的机制。具体的成果如下: 1:进行了半绝缘GaAs(001)衬底上生长InSb薄膜材料的研究，主要研究了生长温度、Ⅴ/Ⅲ束流比等MBE工艺参数对InSb薄膜外延层的晶体质量、电学特性、位错密度和表面形貌的影响，并对这些参数进行了优化。通过对比试验，在优化的生长参数下（衬底温度420℃，Ⅴ/Ⅲ束流比在10左右），得到了高质量的InSb外延薄膜，厚度为1μm，XRD衍射半高宽～500arcsec，表面均方根粗糙度小于0.2nm，穿通位错密度为7.11×108，室温电子迁移率达到44，500cm2V-1s-1，低温电子迁移率大约946cm2V-1s-1。同时，对InSb非故意掺杂薄膜中本征点缺陷对其载流子浓度影响进行了理论分析，研究了InSb薄膜在低温下从n型导电转变到p型的原因，并且通过缺陷能级的作用解释了其HALL载流子浓度随着温度变化的原因。 2:进行了在InAlSb/InSb超晶格缓冲层上生长InSb薄膜的研究。主要研究了超晶格缓冲层的界面处理，厚度比例，总厚度以及周期数对InSb薄膜外延层的晶体质量、电学特性、位错密度和表面形貌的影响。通过三组样品的对比试验，发现尖锐的InSb和InAlSb的界面对高质量的InSb薄膜很重要，同时发现超晶格缓冲层对穿通位错的过滤和阻挡作用是它能够改善InSb薄膜质量的原因，穿通位错会在超晶格缓冲层的界面处被阻挡，从而不会延伸到InSb外延层中。在优化的条件下，采用300nm共50周期的InSb(4nm)/InAlSb(2nm)超晶格缓冲层生长的1μm厚的InSb薄膜，其XRD衍射峰的半高宽大约为80～100arcsec，其室温电子迁移率达到63，432cm2V-1s-1，低温电子迁移率提高到4，656cm2V-1s-1。 3:对InSb薄膜外延层的电子迁移率进行了理论模拟研究。模拟计算了在电离杂质散射，声子散射和位错散射的共同作用下，InSb外延薄膜中的电子迁移率随着温度的变化。采用了P(6)d(6)r模型和Dexter-Seitz模型对位错散射进行了模拟，发现耗尽势散射陷阱捕获几率大约为20％～30％之间，理论模拟的位错密度是5.5×108cm-2，这和本论文实际生长的InSb薄膜测试结果基本一致。