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在Si上外延生长Ge和高Ge组分的Si1-xGex合金具有广泛的应用。采用Ge组分渐变的Si1-xGex合金作为缓冲层可以减少因Ge、Si间存在较大的晶格失配而引起的失配位错，提高外延Ge薄膜的质量。而在Si1-xGex缓冲层中掺入C可以补偿缓冲层中的应变、提高缓冲层的禁带宽度、抑制缓冲层中硼等杂质的扩散。因此，掺C的Si1-xGex合金薄膜(Si1-xGex：C)也可以作为Si上外延Ge薄膜的理想缓冲层。
本文采用化学气相淀积(CVD)方法在p-Si(100)衬底上首先通入SiH4淀积Si缓冲层，然后仅同时通入GeH4和C2H4两种气源，通过来自样品表面的Ge与来自衬底的Si之间的互扩散效应制备了Ge组分渐变的Si1-xGex：C合金缓冲层，有效避免了通常报道中所采用的同时向反应腔内引入Si源、Ge源、C源、通过实时调整Ge源分压的方法来实现Ge组分的渐变所带来的控制难度，提高了实验效率；继而在Ge组分渐变的Si1-xGex：C缓冲层上外延生长单晶Ge薄膜。文章对所获得的Si1-xGex：C缓冲层样品及Ge薄膜样品的表面形貌、结构性质、电学性质进行了系统研究，并着重研究了GeH4/C2H4分压比、生长温度对所获的Ge组分渐变的Si1-xGex：C缓冲层生长的影响，及缓冲层的生长温度对在其上外延的Ge薄膜生长的影响。
XRD测试结果显示760℃以下所获得的Si缓冲层呈多晶生长；而当生长温度高于760℃时，Si缓冲层晶体取向单一。
710℃下在多晶Si缓冲层上生长了Ge组分渐变的多晶Si1-xGex：C缓冲层。随着反应气源中GeH4/C2H4分压比的升高，多晶缓冲层中Ge的平均含量升高，Ge原子向衬底方向的扩散距离增大；同时，GeH4/C2H4分压比的升高促进了缓冲层薄膜的横向生长，缓冲层在(400)晶向有显著的择优生长趋势，多晶Si1-xGex：C/Si缓冲层样品晶体质量有所提高。选择在GeH4/C2H4分压比等于9.1时生长的多晶Si1-xGex：C缓冲层上外延获得了晶体取向单一的Ge薄膜。
在单晶的Si缓冲层上生长了晶体取向单一、晶体质量较高的Ge组分渐变的Si1-xGex：C缓冲层。研究发现，当缓冲层生长温度为790℃时所获得的单晶Si1-xGex：C缓冲层样品晶体质量较高，而当生长温度升高到820℃时，样品的晶体质量有所下降。ECV测量结果显示单晶Si1-x-yGexCy/Si样品由衬底至表面呈p型导电，缓冲层中载流子浓度的分布与Ge的深度分布相关。在所获得的Ge组分渐变的单晶Si1-xGex：C缓冲层上生长了晶体取向单一、晶体质量较高的Ge薄膜。其中，在790℃下获得的单晶Si1-xGex：C缓冲层上外延生长的Ge薄膜晶体质量较优，其厚度约为30nm，远超过在Si上直接外延Ge薄膜的临界厚度。
当Si1-xGex：C缓冲层的生长温度升高到890～930℃时，较高的生长温度导致H2的解吸附作用增强，因此并没有在Si衬底上形成致密的Si1-xGex：C合金薄膜。而是由吸附在Si衬底表面的Ge原子高温下形成的Ge液滴与来自衬底的Si相互扩散形成了Si1-xGex：C合金晶粒。研究发现，随着生长温度的升高，合金晶粒尺寸显著增大，晶粒的分布密度显著降低，由4.3×109cm-2减小为0.1×10gcm-2，；而对于同一温度下生长的样品，合金晶粒尺寸随着生长时间的延长而有增大的趋势，晶粒密度有所下降。