碲铟汞(Hg3In2Te6,MIT)具有优异的光电性能和强的抗辐射性,是一种有前途的短波红外探测器材料,尤其是在光纤通讯领域和辐射环境下。由于生长和加工工艺的影响,MIT晶体中往往存在多种结构缺陷,比如,空位或问隙原子、位错、孪晶界和沉淀相,从而直接或问接地影响MIT的材料参数与器件性能。要想通过减少甚至去除有害缺陷,制备出高质量的MIT晶体及优异的器件,首先要对MIT缺陷进行准确地表征和分析,如缺陷的种类、数目和产生机制等。因此,本论文对MIT的各种缺陷进行了系统地表征与分析,确定了主要的缺陷,获得了它们的特征信息,并探讨了其形成机制。采用高分辨透射电子显微术(HRTEM)和选区电子衍射(SAED)发现MIT晶锭中存在着至少两种新的结构空位有序相,它们对应的超点阵斑点分别为1/3{422}和1/6{422}。粉末X射线衍射(XRD)图谱表明结构空位有序相的体积分数低于5%。少量结构空位有序相的存在表明无序-有序相变没有完全被避免,其原因是MIT无序相的热导率低和炉冷的实际降温速度不够快。有序相1的空问点群为P3m1(no.156),晶格常数α1=b1=√2a/2,c1=2√3a,α=β=90°,γ=120.,结构空位完全有序。有序相2的空问点群为P3m1(no.156),晶格常数a2=b2=√2a,c2=√3a,α=β=90,γ=120.结构空位部分有序,有序度为0.5。相变时,随着结构空位的聚集,首先形成有序相2,然后转变为有序相1并继续长大,最后有序相1中的空位片坍塌。采用HRTEM和SAED发现MIT晶锭中HgIn2Te4沉淀相和Hg5In2Te8沉淀相共存,表明分解反应2Hg3In2Te6=Hg5In2Te8+HgIn2Te4确实存在。粉末XRD图谱说明它们的体积分数小于5%,从而只有少量的MIT基体发生了分解。采用TEM暗场像和HRTEM发现HgIn2Te4沉淀相为杆状,并具有三种变体。通过模拟SAED花样并与实际花样相对比,显示这三种变体的择优生长方向沿MIT基体的<001>晶向族。HRTEM结果表明HgIn2Te4沉淀相与Hg3In2Te6基体的界面完全共格,不存在界面位错。采用电子辐射实验表明上述分解反应在热力学上是自发进行的,并通过高温XRD实验进一步确认了反应的存在。采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)发现MIT(111)面单晶的位错蚀坑形貌主要为线形、枣形和梭形,后两者的沟槽在(111)表面的投影即黑线互成120°夹角。利用电子背散射衍射(EBSD)技术测出黑线的取向分别为[112]、[121]和[211]。上述三种蚀坑的形成是因为在高温下,晶体中的螺位错遇到了结构空位及其衍生缺陷的阻碍,发生双交滑移,这也使得MIT的位错蚀坑形貌异于HgCdTe和HgMnTe等HgTe基闪锌矿晶体。EDS成分测试表明,位错畸变处In比Hg更容易被腐蚀,意味着In-Te键变得比Hg-Te键弱。腐蚀时晶片的晃动、抛光液的种类和腐蚀液的配比都对MIT的腐蚀形貌没有太大的影响。采用HRTEM发现MIT晶体中存在大量的1/6[121]位错，且分布不均匀。采用EBSD和单截面迹线分析法发现MIT存在三种孪晶。第一种孪晶具有一对平行且邻近共格的孪晶界，第二种孪晶具有一对平行且非共格的孪晶界，而第三种孪晶没有平行的孪晶界。第二种和第三种比第一种常见，这表明MIT中的大多数孪晶界为非共格孪晶界。孪晶尺寸小，而且没有多个孪晶平行排列的现象。分析表明MIT中的孪晶是变形孪晶。MIT中弯曲的孪晶界由长且直的共格孪晶界、短且直的台阶以及一些弯曲的过渡段组成。高密度结构空位的存在导致MIT中存在着高密度的结构空位团簇、弗兰克尔不全位错和有序相沉淀。这些缺陷可以阻碍孪生位错的滑移，影响孪晶界的共格和形状。孪晶遇到的上述缺陷越多，就越偏离平行而共格的形貌。HRTEM和EBSD分析表明，结构空位的存在并未改变孪生面和孪生方向。EBSD的花样质量分析指出，大多数孪晶的应变大于对应的基体。采用Rietveld精修，计算出MIT晶锭中部晶片的Hg空位浓度最低，为9.1×1019cm-3，而尾部最高。采用EBSD发现大多数小角度晶界的长度在5~70μm范围，取向差在2~4°范围，但最长的小角度晶界的长度可达1600μm，取向差在7.5~9°范围；晶体中存在Σ43c和Σ31b晶界，且它们与孪晶界相伴而生。采用浸蚀法观察到宽度约为1.9μm的富Te相，其呈直线向周围延伸。在孪晶界和重合位置点阵晶界上，能看到Te的存在。杂质主要在晶界富集，大小在20~800μm范围，表现出不同的形态和微结构。有些杂质富Si，而有些富O。