本发明公开了一种直接带隙GeSn CMOS器件，包括：衬底层、Ge虚衬底、第一P型Ge层、隔离区、N阱、第二P型Ge层、本征Ge隔离层、沟道层、第一本征三元合金异质帽层、PMOS栅极、PMOS源漏区、N型Ge层、第二本征三元合金异质帽层、NMOS栅极、NMOS源漏区、介质层、源漏电极和钝化层；第一本征三元合金异质帽层的材料为SixGe1‑x‑ySny；其中，x的范围为0.1～0.15，y的范围为0.05～0.07；第二本征三元合金异质帽层的材料为SixGe1‑x‑ySny；其中，x的范围为0.1～0.15，y的范围为0.08～0.1；沟道层为本征DR‑Ge1‑zSnz层；其中，z的范围为0.12～0.18。本发明通过单边高势垒量子限域NMOS和量子阱PMOS组成的DR‑GeSn CMOS结构，能够利于NMOS器件沟道的开启，整个器件各层材料相同，NMOS与PMOS结构与工艺兼容性较佳。本发明还提供一种直接带隙GeSn CMOS器件的制备方法。