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Si衬底上Ge薄膜制备过程中，利用二者之间的热失配，可在Ge薄膜层中引入张应力。张应力改性作用下，Ge能带结构由间接带隙类型转化为准直接带隙或直接带隙类型，将其应用于光子器件，可有效提升器件的发光效率；同时，张应变改性Ge相较于Ge半导体，载流子迁移率更高，还可将其应用于电子器件。Si基改性Ge薄膜不仅具有优异的光电特性，还兼具Si衬底的优势，极具应用潜力。 然而，由于Si与Ge之间存在4.2%的晶格失配，直接在Si衬底上生长改性Ge薄膜将会产生较大的缺陷，从而影响改性Ge光电器件的性能。因此，如何在Si衬底上生长高质量的改性Ge薄膜已成为领域内研究的热点和重点。 为此，本文首先搭建了Si基改性Ge薄膜RPCVD生长系统，为Si基改性Ge薄膜的生长奠定了必要的物质基础。基于RPCVD碰撞与吸附理论，进一步建立了Si基改性Ge薄膜的生长动力学模型，为制定Si基改性Ge薄膜RPCVD工艺制度提供了理论依据。针对Si基改性Ge薄膜位错密度与应力表征方面存在的问题，提出了适用于改性Ge的位错密度表征方法，建立了拉曼谱与应力的理论关系模型，完善了相关表征技术。通过以上研究，为高质量的Si基改性Ge薄膜的生长奠定了良好的基础。 基于所搭建RPCVD薄膜生长系统，采用低温-高温两步法工艺，在Si衬底上生长了改性Ge薄膜。薄膜XRD衍射与SEM测试分析表明：所制备Si基改性Ge薄膜XRD衍射峰尖锐且对称，结晶质量良好，其厚度为1μm；薄膜拉曼谱与PL谱测试均表明：存在张应力，约为0.21%；缺陷方面，所制备Si基改性Ge薄膜位错密度低至107cm-2。 研究了不同退火模式对Si基改性Ge薄膜质量的影响，实验结果表明：快速热退火虽然可以降低改性Ge薄膜位错密度，但会明显增加其表面粗糙度，且引起严重的Si/Ge界面材料互扩现象；而循环热退火不仅可以使薄膜位错密度降低至106cm-2，还避免了严重的Si/Ge界面材料互扩现象，同时，对表面粗糙度影响不大。因此，引入循环热退火工艺，有助于Si基改性Ge薄膜质量的提升。 利用Silvaco器件仿真软件，研究了Si基改性Ge LED几何结构参数、材料物理参数与器件性能之间的关系，优化设计了一款Si基改性Ge LED，为后期进一步的器件制备提供了重要理论依据。 本文所提出的Si基改性Ge薄膜生长方案切实有效，所生长的Si基改性Ge薄膜质量符合器件制造要求，优化设计的Si基改性Ge LED器件结构合理。以上研究成果可为相关研究提供重要技术参考，也为后续Si基改性Ge发光器件的制备奠定了良好的基础。