面向高灵敏度、低功耗的MEMS传感器在国防军事、航空航天、深空探索等领域的重大应用和发展需求，本课题组在前期国家自然科学基金重点项目《e指数半导体器件嵌入式微纳机械结构高灵敏传感器基础研究》（50730009）的基础上，开展了GaAs基RTD的高灵敏度特性研究，验证RTD（共振遂穿二极管）结构的高压阻特性，并制备了基于RTD检测的高灵敏度器件，项目研究过程中遇到了GaAs作为MEMS材料的系列问题：材料脆易断、加工工艺不成熟、成本高等制约性难题，针对该问题，结合课题组的国家自然科学基金项目《硅基Ⅲ-Ⅴ族外延量子点RTD隧穿陀螺仪的基础效应研究》（61171056），提出了一种集成Si材料的抗过载能力强、成本低、工艺成熟特性和GaAs系列的高灵敏度敏感器件于一体的新型MEMS功能材料——Si基外延GaAs材料，并开展了Si基外延GaAs材料及结构的力敏效应研究。论文中采用了超晶格结构对Si基GaAs材料进行了优化，降低了该材料的缺陷密度，减小了残余应力，极大的改善了该材料的质量。实验中采用TEM、SEM观察到超晶格结构抑制了Si/GaAs材料位错线向表面的延伸，缺陷密度从106cm-2减小到104cm-2，残余应力从1.57GPa减小到232MPa，超晶格结构实现了对该材料的优化，同时，对该材料进行了仿真和力敏效应测试，结果表明该材料有和硅相同的机械强度，更好的压阻系数，该材料能实现更大的力电耦合效应。实验中在优化后的衬底上生长了量子阱隧穿结构—RTD，制备的Si基RTD的压阻系数可相比于我们前期GaAs基RTD的压阻系数，初步实现了我们研究目标。论文中建立了Si基RTD结构的力电耦合效应原理，研究了Si基RTD结构的制备工艺，制备了Si基RTD结构，通过AFM、Raman等技术研究分析了其截面、表面和残余应力特性，同时，测试了Si基RTD结构的力敏效应，经过计算，其压阻系数达到了6.85×10^-9m²/N，可相比于GaAs基RTD的压阻系数(2.54×10^-9m²/N)。量子点结构在三维方向的尺度都小于电子的自由程，具有更明显的量子效应，基于量子点的RTD器件（QD-RTD）具有比传统量子阱RTD更优越的电学性能，电子的迁移率更高，预计能实现比量子阱RTD更高的灵敏度，论文中初步验证了QD-RTD结构的力敏效应。论文中先分析研究了QD-RTD结构的电子隧穿原理，研究了量子点生长工艺技术，生长原理制备了QD-RTD结构，加工制备了QD-RTD结构，通过AFM、发光谱表征了量子点的存在，并初步验证了QD-RTD结构的力敏效应试。本文应MEMS传感器发展需求，提出了全新概念的MEMS传感器敏感检测技术，通过实验验证了Si基外延GaAs-RTD的高灵敏度特性，同时，降低了GaAs基的RTD的加工工艺难度和成本，这为实现新一代的低成本、高灵敏度MEMS传感器技术提供了新的研究思路和发展方向。