绝缘层上锗（Germanium-on-Insulator,GOI）由于结合了Ge材料及SOI材料各自的优点，是近年来兴起的、极具吸引力的Si基新型材料。GOI材料不仅具有高的电子和空穴迁移率，在通信波段有较高吸收系数，同时能够很好地解决体Ge材料在器件中的不足，从而在微电子和光电集成方面具有广阔的应用前景。基于GOI材料的波导型探测器，由于集合了GOI的优良特性及波导型结构的优势，能够同时实现高量子效率和高带宽，从而有效提高探测器性能。因此，开展GOI材料的制备及Ge波导型探测器的研制工作具有重要的意义。本文利用智能剥离技术结合键合方法制备了GOI材料，研究其材料特性，并开展了Si基Ge波导型探测器关键制备工艺的研究，论文的主要内容及创新点如下:　　1、利用RSoft软件对不同结构的Ge波导型探测器进行模拟优化。模拟结果表明，端面耦合结构可以有效地缩短探测器的吸收长度，但所需SOI波导截面面积小，光纤与波导的耦合损耗较为严重;基于实验室工艺条件，我们设计了混合型耦合结构的Ge波导探测器，在考虑光纤与波导耦合损耗的情况下，当Ge层厚度为0.99μm，器件长度为100μm时可吸收80％的光，理论带宽为25GHz。　　2、系统研究了氢离子注入功率密度对Ge晶格应变、内部徽结构变化及剥离质量的影响。发现当注入功率密度较小时，Ge晶格存在应变，得到了应变随深度的分布，该分布与H离子在Ge中的浓度有着密切的关系;随着注入功率密度变大，由于注入过程的自加热效应显著，使得由氢离子注入引起的应变逐渐弛豫，晶体内部出现马赛克结构，而且注入区的H小平面也已扩展成为nano裂纹，甚至微腔，这些都将导致注入样品在退火后无法成功实现剥离。　　3、优化了Ge片注H后的剥离温度。当退火温度为400～500℃时，注入样品能够实现完整剥离，而温度过高时，则会出现局部剥离的表面形貌;对此，我们提出了厚Ge薄膜在不同热处理条件下的剥离模型，在较低温度下退火，裂纹易于沿横向传播，当温度过高，H离子的扩散加剧，促使裂纹在竖直方向上扩展，从而形成气泡和局部脱落的表面形貌。　　4、系统研究了Ge与SiO2/Si材料的键合机理，并结合智能剥离技术制备了GOI材料，研究了GOI的材料性质。对键合前样品的表面处理、键合温度及键合过程所施加的压力等键合条件进行优化，得到了高键合强度的GOI材料;原始GOI经过真空环境下500℃退火能有效改善晶体质量，测得的X射线衍射Ge(004)峰半高宽仅为72.6arcsec，而且残余压应变也完全释放;提出了三步抛光法，成功将GOI表面粗糙度降低至0.15nm;通过霍尔效应及Pseudo-MOSFET测试，测得GOI顶层Ge的空穴迁移率为775cm2/V·s，Ge和SiO2界面处的界面态密度约为7×1012cm-2·eV-1，界面沟道电子迁移率为56cm2/V·s。　　5、分析了磷离子注入Ge中的扩散及激活情况。证实离子注入损伤对磷在Ge中的扩散存在扩散增强效应，提出了离子注入损伤和高掺杂浓度共同作用下的扩散模型;P注入Ge衬底片后经快速热退火650℃15s，可以获得良好的n+/p-Ge结，而在外延Ge中由于Ge/Si界面处的缺陷密度较高，导致退火后P离子在Ge中的尾部扩散严重;P注入后在650℃下进行退火，能有效地消除注入损伤及激活P离子，得到激活P离子浓度为1.5～3.5×1019cm-3。　　6、研究了Si基Ge波导型探测器的关键制备工艺。通过对Al和高掺n型Ge合金化条件的研究，获得了理想的欧姆接触特性，测得比接触电阻率为1.25×10-5Ω·cm2;优化Si和Ge材料的刻蚀工艺，得到表面平整、侧壁陡直的刻蚀台面;在此基础上，完成了Si基Ge波导型探测器的制备，分析了当前仍然存在的一些问题并提出相应的解决方法。