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1958年,世界上第一个市售的商用集成电路面世,它是一个仅仅包含有几个晶体管的硅(Si)芯片。目前为止,经过半个多世纪,集成电路的规模朝着超大规模集成电路(ULIC)的方向不断发展,为了和现有的CMOS工艺相集成,Si仍然是集成电路的首要选择。但是,对比有高发光效率的Ⅲ-Ⅴ半导体材料,Si的间接带隙性质极大地降低了其在室温下的发光效率。如何提高载流子的辐射复合率,提高硅基材料的发光效率对微电子学和光子学的发展有着至关重要的作用。在纳米尺寸的Si结构中,量子限制效应的存在会增强载流子的辐射复合,同时抑制载流子向非辐射复合中心的扩散,从而提高发光效率。离子注入是Si器件制作过程中一项重要的工艺,通过控制注入能量和注入剂量并结合后续热退火处理,可在Si中形成相应的缺陷中心和硅纳米晶,可以使Si基材料实现从紫外到红外区域的有效光发射。由此可见,使用离子注入工艺结合热退火对硅基材料进行处理,并探究缺陷中心和纳米团簇结构的发光机理,是实现光电集成和光互连的基础。本文使用研究了低能量Si+自注入绝缘体上硅(S0I)发光材料的制备及其光学特性。并对热退火工艺在Si基材料体系内诱导生成的光学缺陷和纳米晶团簇的结构及其的演变路径进行了初步的探索。主要的工作内容和所取得的结果如下：1.Si+自注入SOI改性材料中发光中心性质的研究使用离子注入工艺将Si+注入到SOI衬底中,然后进行热退火处理,以在衬底中形成自填隙原子团簇,这些缺陷中心在近红外波段产生光发射。通过对不同退火温度和不同测试温度下的光致发光光谱的研究,构建了几种不同缺陷团簇的原子模型,来解释发光中心的起源,并探索了退火温度不同的条件下缺陷团簇的演变过程。这些实验结果在提高Si薄膜层发光强度方面有一定的指导意义。2.低能量Si+自注入SOI结构的可见发光的研究结合离子注入和退火工艺,对SOI进行低能量下的Si+自注入,在顶层Si中形成了纳米晶结构,实现了可见光范围的光致发光(PL)。使用Raman和PL测试方法对在注入过程中Si薄膜内形成纳米晶团簇进行了研究,分析不同退火参数(温度和时间)对Si纳米晶尺寸和结构的影响；同时通过AFM技术分析了离子注入和后续热处理对表层Si形貌变化的影响。