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硅基应变材料及其技术具有迁移率增强高、能带可裁减、与标准Si工艺完全兼容等高性能、低成本特性，在高速、高频、低压、低功耗等领域被广泛应用，已成为21世纪延续摩尔定律的关键技术。硅基应变技术应用的基础是高质量硅基应变材料的制备，而材料生长的机理、生长动力学以及生长工艺对硅基应变材料的制备有至关重要的影响。采用FLUENT数值分析软件，论文对RPCVD（减压化学气相淀积）工艺生长硅基应变与弛豫材料的反应室温度、密度、速度、压强等分布进行CFD（计算流体动力学）仿真研究。首次采用正交法，对FLUENT模拟进行了正交优化与误差分析，得到了RPCVD生长硅基应变与弛豫材料的优化工艺参数。基于生长表面结构的二聚体理论与实验结果，论文提出了硅基应变与弛豫材料的分速度机制。基于SiGe（锗硅）材料的合金生长特性，论文提出了Si源和Ge源前驱体的分立流密度机制。基于气体的碰撞理论，论文研究建立了CVD（化学气相淀积）生长硅基应变材料的表面反应生长速率模型。基于分立流密度模型、分速度模型和Grove理论，论文分别建立了硅基应变与弛豫材料的CVD生长动力学模型及其优化模型，并进行了实验验证，模型误差明显小于表面反应生长模型。论文系统地研究了硅基应变与弛豫材料中的缺陷机理与行为，并根据低温Si、渐变组分SiGe及离子注入的工艺原理与特性，设计了三种控制应变Si材料穿透位错密度TDD的材料结构及工艺，材料表征结果表明：所设计的应变Si结构材料的TDD低于其他常规结构材料。采用RPCVD工艺及FLUENT的工艺模拟优化结果，论文进行了硅基应变与弛豫材料的生长实验研究，并采用AFM、DIC、Raman、TEM等技术，对材料的表面粗糙度、表面位错密度、应力与应变、Ge组分、位错行为等材料性能与特性进行了全面系统地表征。基于弹性力学理论和SOI（绝缘层上硅）材料的力学特性，论文提出了一种制作晶圆级单轴应变SOI的新方法，并阐述了新方法的工艺原理。进行了单轴应变SOI晶圆的制备，获得了应变量高于现有相似技术的单轴张应变SOI晶圆。基于薛定谔方程和k.p微扰法，论文还建立了适用于(001)、(101)和(111)面任意晶向的应变Ge/Si1-xGex价带色散关系模型，得到了相应的价带结构、空穴各向异性与各向同性有效质量等研究成果。