近年来，硅基Ⅲ-Ⅴ族混合集成技术的研究逐渐成为硅光子学的热点。它利用异质材料集成技术将有源光器件与与硅基光电器件集成在同一硅芯片上，是实现硅上单片光电集成的重要手段。使用硅作为衬底材料可以使硅光电器件与CMOS工艺兼容，有利于降低成本，提高产量;而Ⅲ-Ⅴ族材料具有硅材料无可比拟的光电特性，可以弥补硅在制作有源光器件方面的不足。混合集成技术为实现高集成度、低成本、高性能的单片光电集成提供了可能。　　本论文开发了基于键合技术的硅基Ⅲ-Ⅴ族混合集成工艺平台，并在这个工艺平台基础上进行了混合集成激光器和混合集成光电探测器的相关研究。本工作主要分为以下三部分:　　(1)硅基Ⅲ-Ⅴ族混合集成工艺平台:硅材料作为间接带隙半导体，在制作有源光器件方面与Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料相比存在先天不足。为了实现电学器件与光学器件的单片集成，需要在硅片上集成Ⅲ-Ⅴ族有源光器件。本论文开发了基于BCB键合技术的混合集成工艺平台，对硅片和Ⅲ-Ⅴ族外延片的表面处理工艺进行了研究，并讨论了DVS-BCB键合工艺的技术细节，以及后续的Ⅲ-Ⅴ族外延片衬底减薄等工艺。基于此工艺平台，可以实现硅基无源光器件与Ⅲ-Ⅴ族有源光电器件的混合集成。　　(2)设计并制造了硅基Ⅲ-Ⅴ族混合集成激光器:硅基光互连中的重要课题之一是硅上高性能光源的实现。本论文设计并制造了基于混合集成工艺平台的微盘激光器。此器件尺寸小，功耗低，集成度高，适于用作硅基光互连系统中的光源。制作出的激光器实现了室温下的连续光激射。为了降低微盘激光器的热阻以提高其性能，本文对微盘激光器进行了热特性分析并提出了带有热沉结构的优化设计方案，经过对比，本方案可以降低热阻64％，并能显著提高激光器的性能。　　(3)设计并制作了硅基Ⅲ-Ⅴ族混合集成探测器:由于硅材料吸收率的限制，通讯波段(1270～1625nm)内的硅基光探测器需要使用其他材料实现。借助硅基Ⅲ-Ⅴ族混合集成工艺平台，本文实现了硅基Ⅲ-Ⅴ族混合集成探测器的设计、优化与制作。为了在同样探测器尺寸下实现更高的键合成功率，本文采用光栅结构实现异质材料间的光耦合;为了获得响应率与带宽的最优化，经过对耦合光栅的结构参数以及InGaAs有源层厚度的优化，最终确定了探测器的结构参数。制作出的光电探测器性能优良:-5V偏压下暗电流～1.0nA，1550nm波长处响应率～0.52A/W，3dB带宽～6.36GHz。更进一步，本文在原器件结构基础上提出在BCB键合层与InP衬底间引入SiN抗反射层这一构想以削弱BCB/InP界面反射对耦合效率的影响。