随着对Si基半导体器件速度和功率要求的不断提高，使用应变方法进行人工能带剪裁的技术显得越来越重要。这项技术的基础，就是得到表面光滑，穿透位错密度低，厚度很薄并且应力释放完全的，Ge含量x可以任意调整的Si1-xGex/Si虚衬底。但是由于Si、Ge之间存在的4.17％的晶格常数差，这种异质结结构的虚衬底在生长过程会伴随着应变累积，在达到临界层厚度的时候，将会产生失配位错来释放这些应变。所以要想得到达到上述要求的虚衬底十分困难。1996年，中国科学院物理所的陈弘研究员提出了在Si基体与外延的Si1-xGex层之间加入一层相对低温条件下生长的低温Si(LT-Si)层，该层中大量存在的空位缺陷改变了失配应变的释放机理，最终得到了高质量的Si1-xGex层。这种方法在这近十年间不断被研究和改进，Si1-xGex层质量的纪录也不断地被刷新。但是，对于这种方法机理的解释，却始终没有一个统一的认识。本文就是针对这个应变释放机理，从低温Si层对于位错运动影响这个角度，通过建立各种位错和空位缺陷以及重构缺陷的原子排布构形，使用分子模拟的方法分别研究了它们单独运动和相互作用的情况，来获知低温Si层中的缺陷对于其中位错运动的影响，从而发现低温Si层在失配应变释放中所起的作用。具体内容如下：首先对于晶格失配能释放的第一种形式，即无位错的弹性变形伴随表面形貌的起伏进行了研究。模拟了高Ge含量( x≥.0)的Si51-xGex/Si异质结结构的分子束外延生长过程。发现其在经历一定高度的完整晶格的浸润层之后都会发生表面形貌的不稳定，并得到了其浸润层厚度随着Ge含量降低而逐渐升高的关系。　　接下来，对晶格失配能释放的第二种形式，即通过引入位错的塑性变形方式行了研究。我们根据Si1-xGex/Si失配结构中应变释放的位错系统的形式：即一条60度位错连接着两条螺旋臂构成半位错环，使用位错偶极子的方法，在Si晶体中建立了负责失配应变释放的60度位错以及掌控塑性变形的螺位错的偶极子模型，采用分子动力学方法，使用Parrinello-Rahman方法施加剪切应力，研究了这两种位错在相当于晶格失配应力作用下的运动情况。首次观察到了60度位错运动随着体系温度升高而降低的声子拖拽效应，并且得到了发生拖拽效应的临界剪应力的值。还观察到了螺位错在不同面内剪切应力作用下发生交滑移的现象。为接下来研究低温层中缺陷与位错相互作用做好了准备。　　低温Si层中的空位缺陷在渗透力存在的情况下会发生聚集生成空位聚集体。我们取了其中最稳定的六边形环状空位聚集体作为空位缺陷对象，研究了不同空间位置的空位缺陷对于60度位错和螺位错的运动的影响。发现空位缺陷可以选择性的粘滞（但不是钉扎）60度位错的运动，又可以选择性的加速螺位错的运动，并且螺位错可以采用交滑移的方式跨越空位缺陷。　　失配位错（60度位错）和螺位错在一定条件下会发生分解，分别生成30度+90度肖克莱位错和30度+30度肖克莱位错，生成的两条肖克莱位错都被堆垛层错区域隔开。Si1-xGex/LT-Si/Si体系中大量观察到堆垛层错，以及实验得到的肖克莱位错的运动势垒与30度肖克莱位错的第一性原理计算值接近而与90度的相去甚远，这些都说明30度肖克莱位错在失配应变的释放中占有重要地位。因此，在后一部分，我们以30度肖克莱位错为研究对象，进行了分子动力学对运动性质和基于紧束缚势的NEB方法对迁移势垒的研究，发现位错芯上存在的重构缺陷对于30度肖克莱位错的运动有着很强的促进作用。低温Si层中，低温条件使得重构缺陷的密度要大于普通条件下的生长层，由此，低温层的存在促进了失配体系中的30度肖克莱位错运动。　　由此，可以推断出，在低温Si缓冲层生长技术中，低温层的存在有效地增强了螺型位错的滑动性质，使得应变释放的半位错环结构中的螺旋臂更加容易运动，从而能延长与之相连接的失配位错。大量的长位错线的失配位错的出现，导致释放应变所需要的失配位错的密度降低，从而最终就降低了与之相连接的穿透位错的密度。