晶片键合技术和剥离技术的发展使得不同厚度的薄膜可以通过键合技术键合到不同的衬底材料上，这样就极大的拓展了材料应用的空间，使不同材料和器件之间的集成应用成为可能。晶片键合和薄膜转移技术已经成为提高光电器件、电子集成电路和微系统性能的基础技术。　　 本论文首先介绍晶片键合的各种主要方法，异质材料的各种键合技术在SOI、光电、微电和微机械器件方面的应用，以及等离子体技术在键合中的应用，当前的研究进展等。并对不同的键合方法进行了比较，着重论述了提高晶片直接键合质量的各种方法。　　 在前人对晶片直接键合的理论研究基础上，阐述了这种技术的理论机理和特征，分别对亲水性和疏水性晶片直接键合的界面化学反应过程进行了模拟，对热处理过程中界面的键合动力学进行了模拟。分析了影响晶片键合质量的三种因素，即：晶片厚度与键合界面孔隙填充之间的关系；晶片表面颗粒尺度与键合界面气泡尺度的关系；晶片表面粗糙度对晶片之间能否键合的决定性影响。介绍了当前对键合界面能的主要测量方法。　　 提出了一种低温InP／Si晶片直接键合方法，研究了InP和Si晶片的优化清洗和化学处理方法，并分别利用X-射线能谱分析，表面原子力粗糙度分析和表面角分析对该处理方法进行了实验论证。利用弹性机械力学的自由能最小原理对InP／Si键合能进行了理论模拟和计算。并通过对不同热处理温度下的键合晶片进行了拉力测试，对键合晶片在不同热处理温度下的键合强度进行了测量。对InP／Si晶片直接键合热处理过程进行了优化，发现热处理温度最高在350℃为佳。热处理过程应该分阶段进行，在较低温度进行热处理后，对晶片进行减薄后再进行高温热处理，能有效提高键合能并降低界面应力。　　 分别利用有限元热-应力耦合方法和Bi-metal Thermostat模型对不同热处理温度下的不同类型的热应力进行了理论计算。利用X-射线双晶衍射技术对不同热处理温度下键合外延结构片的内应力进行了测量。理论计算的热应力要远小于与实验试验测得的内应力大小，这与内应力的构成机理是一致的。理论计算和实验结果都表明，InP／Si键合晶片的界面热应力是随热处理温度线性增大的。利用对应力和应变测量得到的实验结果，计算了键合过程中引入的应变量对键合的外延层量子阱能带结构的影响。利用对键合的和非键合的外延层量子阱结构的PL谱的测量，得到了这些应变对荧光波长的影响，并将结果与理论计算结果进行了比较，两者非常相符。　　 详细介绍了Si基InGaAsP量子阱激光器的制作工艺流程，分别制作了宽为20微米和6微米的脊波导InGaAsP量子阱边发射激光器，并分别对它们的各项性能进行了测试。脊宽20微米，腔长300微米的Si基1550nm激光器，室温激射阈值电流约160mA，输出功率可达10mW(350mA下)，斜率效率达到7.5％。脊宽6微米，腔长300微米的Si基激光器，阈值约为49mA，输出功率可达15mW(273mA下)，斜率效率为6.2％。基于测试的结果，利用有限元热传导稳态分析方法，分别对相同结构的InP基和Si基量子阱激光器的热阻进行了计算和比较。计算得到相同结构的Si基和InP基激光器的热阻值分别为73.9(K／W)和135.9(K／W)。相比InP基激光器，相同结构的Si基激光器的热阻降低了45.6％。另外，利用ANSYS瞬态分析对激光器的有源区的点作了温度随时间变化的分析。