应变硅以其迁移率高、与传统硅工艺兼容等优点成为当前国内外关注的研究领域和研究发展重点,在高速/高性能器件和电路中有极大的应用前景。应变硅迁移率的研究对应变硅器件研究与电路设计具有极其重要的理论价值和指导意义,目前,有关应变硅材料晶向的研究鲜有报道,而晶向是影响迁移率的重要因素之一。本文主要研究应变硅空穴各机制散射几率及空穴迁移率与晶向、应力的理论关系。首先分析了应变硅形成机理、能带结构变化、空穴态密度有效质量,进而分析了空穴迁移率增强机理。然后从量子力学理论出发,基于空穴态密度有效质量模型,研究建立了空穴各机制散射几率模型,包括电离杂质散射、声学声子散射、非极性光学声子散射。基于空穴电导有效质量各向异性,进一步获得了应变硅空穴迁移率与晶向及应力的量化关系,结果表明,应变硅各晶向空穴迁移率随锗组分增加而显著增加,最后趋于饱和,其中,[001]晶向迁移率>[010]>[-101] >[1-10]>[111]。本文所得模型数据量化,为认识应变硅材料的物理属性和在应变硅器件(尤其是MOS、CMOS器件)设计中选择合理的晶向与应力强度等提供了理论依据。