硅基发光材料在光电集成方面具有特殊的性质，特别是硅基纳米锗晶由于具有良好的光学性能，因此具有广阔的应用前景。随着表面工艺和薄膜工艺的进步，半导体光学器件的工作稳定性以及寿命的研究，以及半导体器件中薄膜中晶粒、缺陷与非晶态薄膜对器件性能的影响，引起了学术界的普遍关注。 本文的主要工作是研究Ge及GeSi颗粒薄膜的结构和光学性质，以及沉积态薄膜在热生长过程中薄膜微结构的演化行为。在本文中主要使用直流磁控溅射和射频磁控溅射的方法制备Ge和GeSi颗粒薄膜，其中直流溅射下生长得到的沉积态GeSi薄膜主要由金刚石结构Ge和Si的纳米晶粒组成，而射频磁控溅射方法制备的Ge沉积态薄膜则是完全的非晶态。 使用透射电子显微镜（TEM）对Ge及GeSi的退火过程进行原位观察，发现在Ge的沉积态薄膜中，主要存在尺寸约为10nm的团簇，团簇之间存在颈部结构，薄膜在650℃的时候发生结晶，比块体非晶态Ge的结晶温度高250℃。晶粒随着退火温度的升高而变大，最终的尺寸在30nm左右。通过JMAK理论讨论了Ge非晶薄膜结晶温度升高可能存在的机制。通过扫描电子显微镜（SEM）观察了GeSi薄膜在沉积态和退火后表面的形貌，通过应力和表面能的关系解释了薄膜表面中的龟裂和圆形岛状结构的形成原理。利用激光拉曼散射（LRS）分析了不同退火温度下的Ge薄膜的结构，与TEM观察的结果进行对照，发现存在聚集成核、结晶和晶粒长大三个阶段。 本文还通过荧光分度计观察GeSi薄膜的PL谱，发现在波长为325nm的HeCd激光照射下，薄膜存在波长范围在350nm－700nm的发光谱带，发光能量不存在明显的量子效应，即不随着晶粒尺寸的增大而减小。整个发光谱可以分成两部分不同产生机制的区域，在波长为300nm～520nm的范围内，薄膜发光峰的强度由Si纳米晶粒内的空位缺陷造成，并随着晶粒的增大而强度变低；在波长为520nm～700nm的范围内，薄膜发光峰的强度由Ge晶粒的界面缺陷造成，不随着晶粒尺寸的变化而变化。 此外本文还使用傅立叶红外光谱仪分析了薄膜的关学性质，发现薄膜中吸附有大量的氧的成分，并对薄膜的吸收和反射性质产生了影响。