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由于量子限制效应，自组装生长的Ge量子点具有许多奇特的光学和电学性质，利用这些性质制备的器件，可能会在未来的集成电路和纳米电子学方面具有重要的应用前景。本论文利用自主研发的Si电子束蒸发器和建立的分子束外延设备，在Si衬底上外延生长出了表面平整的Si单晶薄膜。在Si外延薄膜表面和SiO2／Si（111）氧化薄膜表面，通过改变生长参数，制备出高密度小尺寸的Ge量子点。利用原子力显微镜（AFM）研究Si薄膜和量子点的表面形貌，反射高能电子衍射（RHEED）原位观察Si薄膜和量子点的生长过程和结晶性，扩展的X射线精细吸收谱（EXAFS）研究量子点的局域结构，光致发光光谱（PL）来研究量子点的发光特性。取得的主要研究成果如下： 1．建立分子束外延设备和研制电子束蒸发器 建立了一台超高真空分子束外延设备并自主研制了Si电子束蒸发器。因为阳极采用悬臂式设计，研制的电子束蒸发器完全避免了高压放电和缓慢短路的问题，并具有结构简单，价格低廉，装配方便等优点。它已经成功应用于Si单晶薄膜的同质外延生长。 2．Si表面的化学清洗和Si单晶薄膜的同质外延生长 改进了一种Si表面化学清洗方法，使它更为温和、简洁而有效。经此方法清洗后的Si（001）表面，充分除气后即可从RHEED中直接观察到（2×1）的表面重构。在此重构的Si表面，我们运用Si电子束蒸发器同质外延生长出了Si单晶薄膜，并研究了衬底温度，蒸发速率和高温退火对薄膜表面形貌和结晶性的影响。AFM和RHEED的结果表明，在低的蒸发速率0.005nm／s，衬底温度介于550℃～650℃之间，可以得到表面平整结晶性好的Si外延薄膜。蒸发速率在0.01nm／s以下时可以得到表面平整的外延Si薄膜。高温退火可以使外延Si膜的结晶性变得更好，同时不影响薄膜表面的平整性。 3．Si缓冲层表面高密度、小尺寸Ge量子点的生长和结构表征