SiGe-On-Insulator(SGOI)新材料是微电子技术领域的前沿技术，它结合SiGe和SOI两种先进技术的优势，在将来高速、低耗、高密集成电路以及光电集成、系统级芯片(System-On-Chip)等方面有着重要的应用前景，尤其是在实现具有更高载流子迁移率的应变硅结构方面有着不可替代的优势。但是，SGOI的材料研究难度大，目前还处于起步阶段。本论文提出直接从膺晶SiGe薄膜出发，采用SIMOX技术制备SGOI新材料的方案，并进行了系统的研究工作。 另一方面，在硅基发光研究领域，尽管不断有新进展，但是都离实用的大规模硅基发光器件的道路尚远。等离子体浸没式离子注入(PIII)技术虽已在微电子领域中被成功应用于掺杂和绝缘层上硅(SOI)材料制备等，但是在硅基光电子领域仍为空白。本论文尝试采用PIII技术在硅基上进行改性，包括氢离子注入和SiC生长两方面。 本论文正是在上述背景下，结合中科院上海微系统所国家重点实验室和香港城市大学等离子体实验室的设备条件，在中科院创新课题、国家973项目、香港研究资助局等资助下开展研究工作，主要包括以下几个方面：①在硅基上异质外延高质量膺晶SiGe材料，对得到的SiGe薄膜进行表征，并研究氢离子注入对材料性质的影响。②采用SIMOX工艺技术由膺晶SiGe薄膜出发直接制备SGOI材料，并对得到的SGOI结构进行研究。③采用等离子体浸没式离子注入技术(PIII)对硅材料进行改性并研究其光学性质，采用PIII技术向硅材料中注入H离子，研究其发光特性，并与采用束线离子注入技术进行比较。④以C、H化合物气体(甲烷、乙炔)作为等离子源，采用PIII技术向硅基中进行离子注入合成SiC薄膜，研究所合成薄膜的性能。通过以上研究工作，获得的主要结果如下： 1)采用UHVCVD方法生长高质量膺晶SiGe滗膜，所得到的SiGe薄膜Ge组分14％，深度均匀性好，具有很好的晶体质量，应变率95％，近似全应变状态。 2)在国际上首次采用膺晶SiGe材料成功制备了SGOI新型SOI材料，即直博士论文SGOI新材料衬春乌Plll对疚发岁.材料研玄 接采用薄SIGe材料(无递变组分缓冲层)制备SIGeOI，突破了传统只能 采用siGe厚膜材料(含很厚的递变组分siGe缓冲层)制备siGeol结构 的局限性:同时也将传统的注氧隔离(SIMOX)技术经改进后拓展至SGOI 的材料制备上来。3)首次提出了通过引入Ge作为“分裂剂”，结合高温处理的方法来实现氧的 “深度分布工程”，从而可以实现氧化物多埋层结构，突破了过去氧的深 度分布难以调控的局限性。4)通过深入分析束线离子注入和等离子体注入单晶硅的光学性质和微结构， 指出在硅材料中引入一定程度的晶格无序性是提高硅材料发光性能的一 种有效途径:同时指出，等离子体浸没式离子注入(Plll)技术可能是引 入这种晶格无序性的有效方法。5)成功采用等离子浸没式离子注入(Pln)方法制备SIC薄膜并进行了系统 表征;提出在制备过程采用高压自辉光模式成功地降低了薄膜制备过程中 “分层”现象(即非晶C膜淀积现象)。