锗,由于自身独特的基本物理化学性质,使得其在微电子和光电子领域内具有广泛而光明的应用前景。锗具有能够与现有硅CMOS集成电路制造工艺兼容的特点,这是其他半导体材料无法比拟的优势。高密度、尺寸均一且空间有序的锗量子点可以应用于红外探测器、单电子器件、硅基光源和未来可能的量子计算机等；而低位错密度、高质量的锗膜则在红外探测器、太阳能电池等领域广泛应用。本论文利用分子束外延系统生长硅基锗量子点和锗膜。研究了生长硅基锗量子点的工艺条件,及在不同条件下锗量子点的密度、尺寸、形状和位置等结构特性。同时,还利用扫描电镜、原子力显微镜、拉曼光谱,反射式高能电子衍射、腐蚀坑测试等手段对样品进行测试和表征。本论文的最主要部分和创新点就是利用多孔阳极氧化铝薄膜作为模板直接生长得到了高质量锗量子点。通过多孔阳极氧化铝薄膜的引入、衬底温度的改变、锗淀积量的变化,模板通孔深宽比的不同等多方面对锗量子点的形貌和结构特性进行了系统、细致、合理的讨论分析。在400℃时,六方排列的锗量子点与多孔氧化铝薄膜形成互补关系,而在500℃时,长程有序的锗量子点复制了多孔阳极氧化铝薄膜的有序结构。在衬底温度从600℃降至400℃时,锗量子点的平均尺寸有明显的上升变化。当以具有不同深宽比的多孔氧化铝薄膜作为模板时,发现了不同形状的锗量子点结构。利用几何光学的方法和生长动力学的知识,详细讨论了其不同形状的形成机制。此外,还在400℃的样品中发现了显著的拉伸应变,这对将来制备硅基锗光源是十分有利的。本论文还研究了选择性区域生长锗膜。通过旋涂自组装和静电自组装制备二氧化硅纳米球模板,并利用此模板进行锗膜的选择性区域生长,得到位错密度较低的锗膜。通过反射式高能电子衍射全程监实时监控生长过程,掌握不同生长阶段的生长情况,同时对锗膜生长中台阶结构形成的机理进行了解释。通过与对比样品的比较,评价了选择性区域生长所得锗膜的质量。本论文利用纳米结构模板生长高质量硅锗材料的研究对于后续进一步提高硅锗材料质量和以此开展相关硅锗器件研究打下了基础。