本论文《GaAs基与InP基化合物半导体材料MBE生长与特性的研究》的主要内容包括：MBE系统的建立与辅助设备系统设计，AlGaAs/GaAs二维电子气材料(2DEG)和InP/InP外延材料生长与性质研究以及光泵浦半导体外腔激光器(OPS-VECSEL)芯片材料设计与生长的研究共4个部分。按MBE系统的要求，对MBE设备配套系统进行了综合设计和建设，完成了材料生长前的各项准备工作并对MBE系统的性能指标进行了测试和鉴定。测试结果中的HEMT、InP外延材料的电子迁移率创造了法国Riber公司MBECompact21T型设备的历史最好结果(见Riber国际网站[email protected])。本论文的主要研究成果和创新点如下： 1.通过对材料结构、工艺参数的设计和掺杂方式的研究，研制出一批高电子迁移率的2DEG材料，(μ77K＞1.5×105cm2/V·s达到90％)；典型样品光照后的电子迁移率μ77K=2.3×105cm2/V·s，μ2K=1.78×106cm2/V·s，该指标是目前国内已报到的最好结果，并观测到典型的整数量子霍耳振荡现象。 2.研究了在低温(2K)和强磁场(6T)下GaAs/AlGaAs二维电子气材料的持久光电导(PPC)效应，结果表明：在低温光照后第一子带和第二子带的电子浓度同时增加、两个子带中电子的量子寿命和整数霍尔平台宽度减小。并估算了费米能级和两个子带之间的能级间隔。 3.完成了对MBE系统固体磷源的磷束流稳定性的研究和优化，解决了磷束流的稳定控制问题。通过生长参数对InP/InP材料性能和表面状态影响的研究，认识到含磷化合物材料生长的关键是控制背景杂质含量和界面质量，并掌握了这些关键点的控制与工艺参数相互影响的关系，获得了外延层厚度为2.5μm以下电学性能为μ77K=4.76×104cm2/Vs，NS77k=1.55×1015cm-3的高质量InP/InP外延材料(磷的裂解温度为850℃)。该结果是目前国际上己报道的MBE外延InP/InP材料最好结果。实现了在同一台简约型MBE系统生长高质量的含磷和无磷化合物半导体材料。 4.利用传输矩阵的方法计算拟合出多层分布式布拉格反射镜(DBR)和垂直外腔激光器(VECSEL)芯片结构的反射谱曲线，对DBR和增益结构与外延生长实验有一定指导意义。研究了的结构设计与生长工艺条件，制备出中心波长与理论计算基本吻合的DBR和VECSEL芯片材料。为进行OPS-VECSEL的激光实验、倍频和被动锁模研究奠定了基础。