近几十年来,由于硅具有优良的电学和机械等性能且在地球上储量丰富,硅材料已被广泛关注。但由于单晶硅是间接带隙半导体,电子跃迁发出光子,需要吸收或发射一个声子,这比电子直接跃迁发出光子几率小得多,这使得单晶硅发光微弱。因此设计高效、稳定的硅基发光材料是光电子技术中的关键问题。其中稀土掺杂硅基发光材料可以很好的改善硅基发光效率。因为稀土材料发光性能优良,其f-f跃迁的电子能级丰富、光谱峰形尖锐、颜色纯度高,且稀土发光受外界影响小。此外,+3价的稀土离子,每一电子层中都含有未成对的电子,跃迁时释放光子,适合掺杂到发光材料中。因此,硅基薄膜中掺杂稀土材料是实现硅基发光的一条重要途径。本文将稀土离子——铽掺杂到母体材料SiC_xO_y薄膜中,通过改变薄膜中碳元素的含量以及对样品进行不同温度的退火,从而实现铽离子的最优发光,并分析其发光机制。首先,研究母体材料SiC_xO_y薄膜中氧含量对薄膜发光的影响机制。采用高频等离子体增强化学气相沉积技术(VHF-PECVD)在250℃下制备一系列非晶SiC_xO_y薄膜。改变薄膜中氧组分的含量,氧组分的变化会影响SiC_xO_y薄膜发光性质和结构。通过光致发光光谱(PL)研究发现,随着薄膜中氧组分的增加,其发光峰位由橙红光逐渐向蓝光移动,肉眼可见较强的发射光。荧光瞬态谱分析表明,薄膜的光子寿命在纳秒量级。综合观察薄膜的XPS、FTIR光谱以及Raman谱,对薄膜的相结构和化学键合进行表征,我们分析SiC_xO_y薄膜的可调光发射机制。之后,研究铽掺杂SiC_xO_y薄膜中碳含量和退火温度对铽离子发光的影响机制。采用磁控溅射技术在250℃下制备一系列SiC_xO_y:Tb薄膜。因为薄膜中适量的碳可以促进形成纳米硅团簇,纳米硅团簇可以作为激子介导激发铽离子发光。因此,当薄膜中的碳适量时,以纳米硅团簇激发铽离子发光为主,铽离子的绿色发光增强。然而继续增加薄膜中的碳含量时,铽离子的发光强度反而减弱。这是由于薄膜中碳含量再增加时,以氧缺陷激发铽离子发光为主,但是纳米硅团簇激子激发效果强于氧缺陷激子激发效果。因此,当氧缺陷激发为主时,铽离子发光减弱。此外,通过不同退火温度之后的SiC_xO_y:Tb薄膜,铽离子的绿色发光均有增强。因此,碳含量和退火温度对薄膜中铽离子的发光均有较大的影响。本文对不同碳含量以及不同退火温度的SiC_xO_y:Tb薄膜的微结构进行表征,分析了铽离子发光增强机制且找到铽离子最优发光条件。