光信号作为信息传递的媒介与传统的电信号相比具有传输速度快、通信容量大、低损耗等特点,目前已经在中、远距离通讯取得了辉煌成果,光纤通讯已经成为了21世纪通信技术的支柱之一。除了中、远距离通讯,像数据中心、超级计算机等超近程信号通讯领域,光通讯也具有极大的发展空间,这也是硅基光电炙手可热的原因。在Si芯片上实现光互联,目前面临的瓶颈问题就是在芯片上实现高质量的激光器。Ⅲ-Ⅴ材料作为直接带隙半导体具有非常高的发光效率,因此Ⅲ-Ⅴ材料在Si衬底上外延生长被认为是解决该问题的最佳方案。但是在Si上面外延Ⅲ-Ⅴ材料面临着晶格失配、反相畴以及热膨胀系数差异,导致在Si上制备高质量的Ⅲ-Ⅴ材料十分艰难。相对Si而言,Ge与Ⅲ-Ⅴ族材料Ga As的晶格常数几乎匹配,且目前在Si上外延生长Ge薄膜已经相对成熟,因此选择利用Ge作为中间过渡层来实现Si上面Ⅲ-Ⅴ族的外延生长相对容易。本文围绕Ge衬底上外延实现高质量Ga As薄膜展开一系列实验工作,并取得了以下主要成果:1.我们系统研究了Ge同质外延生长,研究分析脱氧后的表面对于外延Ge薄膜的影响,并且发展了“两步法”生长模式,大大拓宽了外延生长原子级平整表面的Ge薄膜的窗口。2.我们系统研究了GaAs薄膜在Ge衬底上的生长模式,并研究了斜切衬底反相畴自湮灭效应以及双原子台阶效应对减少反相畴的不同作用,实验通过高温退火的方法在Ge表面产生高密度双原子台阶,从而在Ge衬底上实现超薄、高质量Ga As薄膜的外延生长。3.在此基础上,我们分别实现了Ge基1.3μm波段和1.55μm波段量子点发光结构的制备,通过室温光致发光光谱表征,证明我们获得了高质量的发光结构。