硅基光电子可以实现光互联,突破集成电路电互联导致的延时和功耗方面的瓶颈。通过单片集成的方式实现硅基光源是近年来硅基光电子领域的研究热点。在硅（Si）上外延生长高质量的砷化镓（GaAs）薄膜是实现硅基光源单片集成的关键因素。同时,针对InGaAs/GaAs（P）材料体系应变超晶格（SLS）作为GaAs/Si异质外延中位错阻挡层的研究由来已久,但是对于通过调控材料组分进而改变应力补偿效果的超晶格在GaAs/Si异质外延中作用的研究未见报道。本文利用金属有机物化学气相沉积（MOCVD）技术,开展GaAs/Si的异质外延研究工作,探索InGaAs/GaAs（P）材料体系SLS在GaAs/Si异质外延生长中的作用效果。针对硅基衬底与GaAs材料之间存在较大的晶格失配和热失配,导致在硅基衬底上直接高温生长GaAs时难以获得高质量GaAs材料的问题。利用MOCVD生长技术,通过两步生长法调控并优化低温层生长温度、生长厚度。在此基础上采用一种引入更高温度GaAs外延层的三步生长法和循环热退火方法来提高GaAs薄膜晶体质量。运用低温成核层与三步生长、循环热退火等结合的方式进一步降低GaAs的表面粗糙度和穿透位错密度。采用三步生长、循环热退火等结合的方式获得X射线衍射（XRD）摇摆曲线峰值半高宽（FWHM）为401 arcsec、缺陷密度为6.8×10~7cm-2、表面5×5μm~2区域均方根粗糙度为6.71 nm的GaAs外延材料。在获得的GaAs材料中表现出张应力,通过低温光致发光测试定量分析15 K温度下残余张应力的大小约为3.3×10~8N/m~2。针对InGaAs/GaAs P材料体系SLS在GaAs/Si异质外延结构中作用效果的问题。从InGaAs/GaAs（P）超晶格的应变理论入手,通过应力平衡的计算确定所需超晶格的生长厚度,利用Matthews模型方程推导材料临界厚度。优化生长参数,获得组分明确、厚度可控的InGaAs/GaAs（P）超晶格。在GaAs/Si三步生长的基础上运用InGaAs/GaAs P材料体系SLS作为位错阻挡层,并对SLS在GaAs外延层的插入位置、超晶格的In和P组分、超晶格的周期数进行调节并分析作用效果。XRD结果表明,GaAs结晶质量随SLS中P组分的增加而改善。SLS适当的应力补偿可以更好地改善GaAs/Si的表面形貌,并随着周期数的增加而效果增强。采用距GaAs外延层顶部1000 nm的位置插入10周期的位置In0.15Ga0.85As/GaAs0.90P0.10超晶格的方式生长的样品相比三步生长样品表面粗糙度（10.6 nm）降低约2.5 nm。此时样品的5×5μm~2区域均方根粗糙度为8.05 nm、XRDω-2θ扫描FWHM为336 arcsec。