纳米硅(nc-Si)薄膜，作为半导体材料中的重要一员，其制备方法及性能研究已成为国际上的热点之一。基于nc-Si材料的纳电子与光电子器件，如硅基单电子晶体管、场发射器、电致发光器件和非挥发性存储器等正在被许多小组所广泛地研究。要想使nc-Si器件走出实验室，进入实用领域，必须寻找一种制备技术，能够同时控制nc-Si的尺寸、密度及分布(图形化结构)，并且所采用的技术方案还要和当前的硅基微加工工艺相兼容。　　 本论文利用激光干涉结晶技术，在用等离子体增强化学气相淀积(PECVD)方法制备的超薄a-Si：H薄膜或a-SiNx/a-Si：H/a-SiNx三明治结构薄膜内，制备图形化nc-Si阵列。激光辐照时，采用周期为400 nm的一维(1D)或二维(2D)移相光栅掩模(PSGM)，调制KrF准分子激光器所发出的脉冲激光束斑的能量分布，在不同厚度的超薄a-Si：H薄膜内直接制备1D和2D图形化有序纳米硅阵列。用原子力显微镜(AFM)观察在样品表面形成的周期为400 nm的1D和2D图形化阵列的形貌。为了确认图形区域内nc-Si的形成，用拉曼(Raman)散射检测样品图形区的结晶特性，又用透射电子显微镜(TEM)、高分辨电子显微镜(HREM)及电子衍射(ED)进一步分析图形区的结晶膜的微结构。　　 主要成果如下：　　 1、在利用激光干涉结晶技术实现nc-Si尺寸和位置可控的研究基础上，我们设想通过减小干涉激光束的周期，即光栅的周期，来实现nc-Si阵列密度的提高。为此，我们利用先进的电子束曝光技术与等离子体刻蚀技术相结合的方法成功制备了周期为400 nm的浮雕型1D和2D石英PSGM，并成功运用到后续的a-Si：H薄膜的激光晶化形成nc-Si图形阵列实验中。　　 2、使用PECVD方法在SiO2/Si或熔凝石英衬底上制备超薄a-Si：H薄膜或a-SiNx/a-Si：H/a-SiNx三明治结构薄膜样品。把成功制备的周期为400 nm的PSGM应用到激光干涉结晶技术中，使样品的a-Si：H层定域晶化。AFM和planar-TEM测试结果表明：1D和2D的nc-Si图形化阵列已经形成，其周期和PSGM的一样，为400 nm。微区Raman谱分析表明样品上a-Si：H层中呈条状分布的受辐照区域已发生晶化。随着a-Si：H膜厚度从10 nm降至4 nm，通过控制激光的能量密度，1D nc-Si阵列中每个周期内nc-Si点的条状分布区宽度最小可达到30 nm，而2D nc-Si阵列中每个周期内nc-Si点的圆盘状分布区直径最小可达到40 nm。nc-Si点的条状或圆盘状分布区的HREM照片显示清晰的nc-Si晶格像。　　 3、探索了一条新的制备nc-Si量子线和量子环的途径。从双抛P(111)Si片氧化过程中形成的氧化层错出发，利用Sirtl液腐蚀制备出具有一定尺寸、形状和方向的杆状或环状层错蚀坑，并研究了杆状层错蚀坑的尺寸和形状随氧化时间和氧化温度及腐蚀时间和腐蚀温度的变化情况。设想通过控制氧化和腐蚀条件，使层错达到一定尺寸(如长度为2μm，宽度为20 nm)，并以这些杆状或环状层错蚀坑为模版，淀积非晶硅，再配合后续的退火工艺，可以制备nc-Si量子线和量子环。