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随着无线通信和光纤通信技术的发展与融合,对组成通信系统的光电子器件性能和成本的要求日益提高。传统的Si材料器件以其成熟的工艺技术具有高集成和低成本优势,但是由于受到Si材料自身特性和器件结构的限制,无法满足高速的要求。SiGe异质结晶体管（HBT）利用了能带工程和成熟的Si微电子工艺,频率特性得到了质的飞跃,在无线通信领域得到了广泛应用;与此同时,引入具有内部增益的SiGe异质结光晶体管（HPT）,发挥与SiGe HBT结构工艺完全兼容的优势,拓展了Si基材料和器件在光纤通信领域的应用。但是,SiGe HPT由于吸收区Ge组分和厚度受到Si衬底的限制,在光纤通信波段无法获得较高的响应度。本文以提高SiGe HBT的功率和频率特性、SiGe HPT的响应度和响应波长为目的,在SiGe HBT和HPT理论设计、材料制备和器件研制三方面开展了研究工作。取得了以下主要成果:（1）参与完成了新型国产双生长室UHV/CVD系统的安装与调试,并通过大量的生长实验优化了SiGe材料的生长条件,总结出Ge组分、生长速率和掺杂浓度随源流量、温度等条件的生长动力学规律,为SiGe HBT和HPT的制备奠定了材料基础。（2）设计并制备了工作在L波段（1～2GHz）的微波功率SiGe HBT。定量研究了Ge组分对SiGe HBT性能的影响,发现当基区Ge组分从0.20增加到0.23时,导致SiGe HBT电流增益从60提高到158。当基极为电压和电流输入时,观察到SiGe HBT分别呈现正、负两种相反的热电反馈现象,并采用电压源与电阻串联的输入方式,实现了SiGe HBT自加热特性的自补偿,解决了功率SiGe HBT自加热问题。（3）采用氧化法制备了高质量Si基和SOI基SiGe弛豫衬底,并建立了SiGe氧化动力学模型。在模型中首次引入了氧化物中应力的作用,发现并证实了SiGe氧化速率增强是由于氧气在氧化物中的扩散激活能较低所导致,修正了以往人们认为由于Ge-Ge键能比Si-Si键能更弱的观点,并合理解释了一直颇具争议的SiGe氧化自停止现象。（4）系统地研究了SiGe弛豫衬底二次外延中表面热处理方法。发现了高温脱氧时SiGe薄膜表面形成Ge岛,通过改变SiGe薄膜中的Ge组分可实现Ge岛大小和密度的调控,为制备Ge量子点提供了新的方法;而采用高温脱氢时,发现SiGe表面形成坑,通过优化脱氢温度在550℃获得良好的表面形貌,并应用于高质量SiGe材料的二次外延,解决了SiGe弛豫衬底二次外延中表面处理这一难题。（5）创新性地提出了基于SiGe虚衬底的SiGe HPT,对器件特性进行了系统的模拟分析,并在氧化法和低温Ge缓冲层法制备的SiGe弛豫衬底上完成了这种新型器件的制备。SiGe HPT的击穿电压BVCEO达到14V,暗电流密度在-5V偏压时为4mA/cm2。在1.55μm波长处SiGe HPT的响应度为1.94mA/W,实现了以量子阱作为吸收区的SiGe HPT在1.55μm波长的响应,比目前报道的SiGe HPT在相同的入射方式下获得的最高响应度提高了20倍。