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近年来，AlSb/InAs/GaSb锑化物半导体异质结的材料生长和器件研究引起了人们的极大兴趣，并取得了很大的进展。对于高电子迁移率晶体管应用，AlSb/InAs材料体系由于其独特的能带结构和优异的微电子特性，近年来逐渐受到人们的关注。锑化物HEMTs与目前高速器件的主流GaAs基及InP基HEMTs相比，在相同器件优值下其功耗只有GaAs基及InP基HEMTs的1/5-1/10，在相同功耗下器件的工作速度可提高一倍以上。这些特点使锑化物HEMT在低的工作电压下产生高频、高速、低功耗和低噪声等优良性能方面具有巨大的潜力。 本论文对锑基AlSb/InAsHEMT相关材料和器件进行了理论分析和实验研究。主要内容包括利用自洽计算讨论了AlSb/InAsHEMT器件的物理性质：对AlSb/InAsHEMT中的电子迁移率进行了理论计算研究；进行了GaAs衬底上GaSb、AlSb等锑化物和AlSb/InAsHEMT器件结构的MBE生长及性能分析研究。本论文所取得的主要成果如下： 1、建立了基于AlSb/InAsHEMT的自洽求解Schrodinger方程和Poisson方程的计算模型，模型同时考虑了该材料体系中存在的应变效应和非抛物线效应，使得计算结果更加准确。分析了沟道层厚度、空间隔离层厚度和掺杂浓度对AlSb/InAsHEMT的影响。计算表明沟道层厚度的变化对沟道中总的二维电子气浓度的影响很小，但是考虑到其对电子迁移率的影响，采用相对较窄的沟道厚度(100A-130A)，更有益于HEMT整体性能的提高。对于采用Teδ掺杂的AlSb/InAsHEMT结构，计算发现在不出现平行电导情况下的最大掺杂浓度可高达1.5×1013cm-2，这一数值也远高于GaAs基和InP基HEMT的最高掺杂水平。当δ掺杂浓度为1.5×1013cm-2时，计算得到沟道中2DEG浓度高达9.1×1012cm-2。对于采用Si掺杂InAs层作为2DEG的施主层的AlSb/InAsHEMT结构，研究了Si掺杂InAs施主层厚度对沟道中2DEG浓度的影响，为了在沟道中获得更高的2DEG浓度，应该采用相对较薄的InAs施主层，比如4个分子层(ML)。 2、对AlSb/InAsHEMT中的电子迁移率进行了理论计算研究。研究了影响AlSb/InAsHEMT沟道中2DEG迁移率的各种主要的散射机制，如声学声子散射、极化光学声子散射、电离杂质散射、界面粗糙度散射等。对不同的温度、沟道层厚度和空间隔离层厚度情况下，AlSb/InAsHEMT中2DEG的输运性质进行了研究，并提出了提高2DEG迁移率的具体方法。发现当温度非常低时，2DEG的迁移率主要由远程掺杂电离杂质散射和界面粗糙度散射所限制。随着温度的继续升高，最后极化光学声子散射成为限制2DEG迁移率的主要散射机制。计算结果表明，由于AlSb/InAsHEMT结构参数的不同，2DEG迁移率的最高值主要取决于电离杂质散射或者界面粗糙度散射。提高迁移率的途径主要在于改进晶体质量，优化InAs沟道层和AlSb势垒层的生长界面，同时适当增大空间隔离层的厚度，减小界面粗糙度散射和电离杂质散射的影响。 3、对GaAs衬底上GaSb薄膜的MBE生长进行了研究。研究了GaAs衬底表面处理方式、生长温度、Ⅴ/Ⅲ束流比对GaSb外延层的晶体质量和表面形貌的影响。结果表明，与富Ga(Ga-rich)的GaAs表面处理方法相比，富Sb(Sb-rich)的GaAs表面处理方法能够显著提高GaSb外延层的质量。研究表明GaSb外延层的晶体质量、电学特性和表面形貌受GaSb的生长温度和Sb/Ga束流比的影响非常大，并对这些生长参数进行了优化。发现在较低的生长温度490℃和Ⅴ/Ⅲ比12条件下得到的GaSb外延层质量较好。在1μm/h的生长速率下外延样品表面粗糙度为3.47A，室温空穴迁移率达到812cm2/Vs。对非故意掺杂GaSb薄膜的p型电导来源进行了初步研究，从生长的GaSb样品的空穴浓度随生长参数的依赖关系，初步断定GaSb样品中最主要的本征受主为GaSb反位缺陷。 4、进行了GaAs衬底上AlSb薄膜的MBE生长研究。主要研究了生长温度、Ⅴ/Ⅲ束流比等MBE工艺参数对GaAs衬底上AlSb外延层的晶体质量、电学特性和表面形貌的影响，并对这些参数进行了优化。在优化生长参数的条件下，我们成功的在GaAs衬底上外延生长出高质量的AlSb薄膜。当生长温度为550℃，Ⅴ/Ⅲ束流比在25-30之间时，GaAs衬底上生长的AlSb外延层具有高的晶体质量，非常平整的表面形貌(表面均方根粗糙度为5.14A)，绝缘性能也达到了HEMT器件应用的要求。 5、在GaAs衬底上锑化物外延材料的MBE优化生长的基础上，进行了AlSb/InAsHEMT器件结构的材料生长和性质研究。讨论了影响InAs沟道中电子迁移率的主要因素，并对InAs沟道层的生长温度和Ⅴ/Ⅲ束流比进行了优化。通过一系列研究获得了AlSb/InAsHEMT的最佳生长条件，优化后的AlSb/InAsHEMT沟道电子迁移率达到了20000cm2/Vs。在GaAs衬底上生长出了高质量的AlSb/InAsHEMT器件结构。