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Si1-xGex合金是一种新型半导体材料，它与传统的Si工艺相兼容，又能实现“能带工程”，是现在和未来的微电子产业中重要半导体材料。随着器件尺寸的迅速变小，Si和Si1-xGe合金半导体材料中存在的B等掺杂剂瞬间增强扩散作用（Transient EnhancedDiffusion）不容忽视。集成的器件经过离子注入掺杂后，在退火的过程中会在注入层周围形成小的间隙原子团簇，而间隙Si原子是B等掺杂剂瞬间增强扩散的主要介质。幸运的是碳（C）杂质可以捕捉和储存间隙Si原子，降低间隙Si的浓度，从而很好地抑制这种瞬间增强扩散作用。因此，碳相关缺陷和自间隙缺陷在Si和Si1-xGex合金材料中的性质和演化对半导体性能影响很大。本文根据密度泛函理论（DFT）中的局部密度近似（LDA），用从头计算法（ab initio）对比研究了Si和Si1-xGex合金半导体材料中CiCs缺陷、CiOi缺陷和一种自间隙缺陷（W缺陷）的性质。通过计算得到了三种缺陷在Si和Si1-xGex合金半导体材料中的相应缺陷结构状态。在纯Si体系中，CiCs缺陷（A型结构和B型结构）、CiOi缺陷和W缺陷的形成能分别为4．602 eV（A结构）、4．367 eV（B型结构）、3．84 eV和8．27 eV。含CiCs缺陷和CiOi缺陷Si1-xGex合金中的Ge原子不能与C原子和O原子直接相连形成Ge-C键和Ge-O键，而是取代偏离缺陷中心位置的Si原子，但含W缺陷的Si1-xGex合金中，Ge取代不同位置Si原子的形成能之间的差异均小于0．4 eV，与纯Si体系中W缺陷的形成能相比差值较小，不能排除Ge原子与间隙Si原子直接相连的可能性。有趣的是，在含CiOi缺陷的晶胞中，Ge原子倾向于取代沿[110]方向的Si原子。Si1-xGex合金是一种完全固溶体，其价电子密度分布与纯Si体系几乎相同，且Ge的加入对CiCs缺陷和CiOi缺陷的价电子密度分布影响也很小。在Si1-xGex合金中，随着Ge含量的升高W缺陷的形成能不断增加。在Ge含量小于4．69％时变化较小；而当Ge含量大于4．69％时，W缺陷的形成能迅速升高，结构稳定性逐渐降低。与W缺陷不同的是，CiCS缺陷和CiOi缺陷在不同Ge含量的Si1-xGex合金中形成能变化较小，变化幅度在0．15 eV以内。这可能与小半径原子C、O和大半径原子Ge之间的互补偿作用有关。通过对不同Ge含量的Si1-xGex合金中缺陷的性质研究发现，在较低Ge含量的Si1-xGex合金中，三种缺陷的性质和在纯Si体系中的性质差别较小，但Ge含量增加到较高时各缺陷表现出不一样的性质特征。当Si1-xGex合金中的Ge含量较小时，CiCs缺陷的A型和B型结构的能量差值在0．235～0．220 ev范围内微小变化；而Ge含量大于25％以后，能量差值迅速减小到0．1 eV左右。由于Ge含量的增加降低了A型结构的形成能，使得A型结构越来越稳定，这在一定程度上导致了Si1-xGex合金中在C元素浓度一定的情况下，CiCs缺陷的A型结构所占比例相对增加，而B型结构所占比例相对减少。CiCs缺陷在Si和Si1-xGex合金中的退火实验结果表明，CiCs缺陷的A型结构在组成原子获得一定能量的条件下，可以跨越它与B型结构之间的势垒而调整转变为B型结构；由于合金中Ge的加入改变了A型结构与B型结构之间的势垒关系，使得缺陷结构转变依赖于Ge的含量、Ge取代的位置、退火温度等。