近几十年以来,Si、Ge作为代表性的四族半导体材料,因其特殊的性质以及在信息、能源、环境等材料领域的应用潜力,为新型固态电子、光电子器件及基础理论研究提供了一种优选材料。本论文主要从事Ge、Si薄膜材料和零维材料的研究。其中薄膜材料的结晶性以及表面平整度对其物理性能有很大影响,采用快速热退火手段调控不同类型薄膜材料的结晶结构:其中,探讨退火温度、退火时间、Si缓冲层质量和厚度等因素对Ge薄膜结晶性的影响,以及研究退火温度和c-Ge填埋层质量对Si薄膜结晶性的影响。另外,在石墨烯表面上进行了不同生长时间直接溅射沉积Ge量子点的研究。以上研究取得的主要研究成果如下:1.采用正交实验法对影响Ge薄膜结晶性的主要因素进行分析,从而判断出各影响因素的主次顺序:退火温度>退火时间>Si缓冲层厚度,其中,各因素的优化水平参数为退火温度450℃(略优于420℃)、退火时间20 min及Si缓冲层厚度50 nm。然后依次研究了退火温度、退火时间和Si缓冲层厚度这三个因素对Ge薄膜结晶性的影响。其中退火温度为420℃,退火时间为20 min,Si缓冲层厚度为50 nm的Ge薄膜的结晶率最高,达到80%,且表面粗糙度小,总体来说Ge薄膜质量较好,基本符合正交实验的结论。2.研究了 Si缓冲层质量对Ge膜结晶性的影响。其中,a-Si缓冲层上Ge膜的退火结晶温度为420℃,结晶率达到80%;c-Si缓冲层上Ge膜退火结晶温度为360℃,降低了 60℃,但薄膜的结晶率相比也减少了1 5%左右。同时发现在低温段(≤450℃)退火,Ge薄膜都未出现Ge和Si互混的现象。3.研究了退火温度和Ge诱导层质量对Si薄膜结晶性的影响。随着退火温度的升高,Si薄膜结晶性越好。其中,退火温度为800℃时,a-Ge诱导层上Si膜结晶率只达40%。而c-Ge诱导层诱导Si薄膜晶化,结晶率可提高10%。4.当Ge点生长温度为270℃,随着溅射时间的增加,石墨烯虚拟衬底上Ge点尺寸和密度先增加后减小。其中溅射180 s时,Ge量子点密度最大,形貌和尺寸最为均匀。并通过XRF的定量分析,进一步证明了 Ge的存在,确认了石墨烯基Ge QDs的生长。