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PbTe/CdTe体系作为罕见的结构失配的新型异质结构越来越受到人们的关注。窄带隙Ⅳ-Ⅵ族半导体材料PbTe具有NaCl晶格结构,带隙在倒空间的L点；而Ⅱ-Ⅵ族材料CdTe具有闪锌矿晶格结构,带隙在倒空间的r点,这两种材料按不同的生长取向([100]、[110]、[111])结合得到的异质结具有不同的界面结构。PbTe是制备中红外波段激光器和探测器的理想材料,并广泛的应用到环境检测、有毒气体分析、医学诊断和军事等领域。人们将[100]取向的CdTe/PbTe/CdTe量子阱退火得到了以(100)、(110)、(111)为界面的嵌入式菱方八面体形PbTe量子点,大大提高了PbTe的发光效率。相对于量子点的CdTe/PbTe (111)界面,外延生长的PbTe/CdTe(111)异质结界面具有完全不同的结构,并且PbTe和CdTe部具有(111)极性原子面,在外延层很薄的情况下,内建的极化电场可以改变薄膜的物理特性。这种由极化电场带来的薄膜物理特性的改变在PbTe光电器件中能起到提高量子效率的关键作用,有望研制低阈值电流、高工作温度的新型中红外光电器件。另外,由于Pb、Te等重元素的存在,由PbTe/CdTe异质结构成的低维结构中具有较大的自旋轨道耦合分裂能,在自旋电子器件方面的应用也具有较大前景。为此,论文从理论和实验两方面开展了关于PbTe/CdTe新型异质体系及其低维结构的物理特性的研究工作。论文首先通过第一性原理计算得到了PbTe中k·p包络波函数模型的能带参数,并利用其简化模型计算了CdTe/PbTe/PbSrTe非对称量子阱中的子带自旋轨道耦合分裂能。然后对[111]取向的PbTe/CdTe异质体系进行了数值模拟,为了验证计算的结果,对分子束外延(MBE)生长得到的PbTe/CdTe (111)异质结进行了一系列实验表征,包括高分辨透射电镜(HR-TEM)、低温霍尔(Hall)以及生长过程中的反射高能电子衍射(RHEED)等表征手段,研究了这种新型异质结界面上的新结构、光学和电子输运特性。取得的主要成果如下：(1)确定了PbTe材料12带k·p包络波函数模型的能带参数,使得更加精确的计算PbTe低维体系中的电子态成为可能。与典型的Ⅲ-Ⅴ、Ⅲ-Ⅵ族半导体材料不同,PbTe的直接带隙出现在倒空间的L点,能带结构具有重空穴带缺失、导带和价带对称等特点。所以k·p矩阵可以表示成块对角矩阵,其中的两个子矩阵分别用来描述导带和价带中的能带关系。通过第一性原理计算,确定了PbTe12带k·p包络波函数模型中的动量矩阵元参数,并给出了低维结构中Rashba系数和有效质量的解析表达式。(2)利用简化的k·p模型计算了CdTe/PbTe/PbSrTe非对称量子阱中的子带自旋轨道耦合分裂能。由于PbTe体材料反演不变的结构特点,量子阱中只存在单纯Rashba分裂能。量子阱中四个L点上的能谷彼此不再等价,与生长取向呈一定夹角的斜能谷自旋分裂能在倒空间中是各向异性的,且倾斜角越大自旋分裂能越大,在[110]的斜能谷中可达13.7meV。(3)发展了一种双电场补偿的模拟极化界面的方法。由于在[111]取向上PbTe和CdTe均是极性面,在模拟生长过程时,必须通过外加电场来补偿因为极性面所引起的附加电场。通过这种方法,我们成功的模拟了在PbTe(111)衬底上生长CdTe和在CdTe(111)衬底上生长PbTe两种异质结的制备过程,预言了与嵌在CdTe基底内的PbTe量子点(111)界面不同的异质结构特性,并且对MBE生长过程中观察到的界面重构做出了合理的理论解释。理论预言的界面结构由HR-TEM所证实。(4)对PbTe(111)表面外延生长的CdTe薄膜的电子态特性进行了模拟。发现由于PbTe中Pb2+离子s2孤立电子对的的作用,使得PbTe在界面附近严重扭曲变形,失去了完整的NaCl结构,同时具有了金属性。CdTe中强烈的极化电场将界面附近一部分CdTe导带下拉到费米能级以下,Pb、Cd、Te原子的部分离子化贡献出一部分自由电子,在界面附近形成了二维电子气(2DEG),计算得到的电子密度高达6.0×1013cm-2。对该CdTe(30nm)/PbTe(111)异质结的霍尔效应测试得到的体电子浓度最高为9.0×1019cm-3,且随着CdTe厚度的增大而迅速降低。常温下,电子迁移率为300-400cm2/Vs,在77K下,迁移率高达6700cm2/Vs,而且载流子浓度几乎没有变化。对于CdTe(75nm)/PbTe(111)异质结,在2K温度下的迁移率为20200cm2/Vs,电子浓度4.5×1018cm-3。能在如此高的电子浓度下保持这么高的电子迁移率在其他材料体系中是很罕见的。