硅(Si)是整个平导体微电子学的载体和基石。但是硅(Si)的间接带隙性质使得其必须借助声子才能实现光学跃迁,这极大地影响了硅材料的光学效率。同时,有声子参与也会导致Si光电器件的响应速率降低。正是由于这些不利因素很大程度上限制了 Si在光电子领域的应用。离子注入是一种对Si基材料改性的有效手段,并结合快速退火工艺,通过调节注入工艺和退火条件,可以在Si薄膜中形成相应缺陷和Si纳米晶,实现了硅基材料从紫外到近红外区强光致发光。通过Si+及Si+/Fe+复合注入SOI,是在SOI上层Si衬底内引入缺陷,而在禁带中的各个位置上缺陷会形成不同种类的杂质能级,就会在间接带隙半导体中解除禁戒跃迁的限制,而这些各种缺陷团簇就可以在Si中形成复合发光中心。因此,在硅基材料上运用离子注入技术和快速退火联合的处理方法,并系统研究Si基材料在该体系中光学缺陷和纳米团簇结构的发光机理,这对与实现硅基光电子集成有着十分重要的作用。本论文围绕着Si+及Si+/Fe+复合注入绝缘体上硅(SOI)发光材料的制备及其发光性质。研究了发光中心的起源及光学团簇的演变机制以及注入剂量、退火时间以及退火温度对硅基材料发光性能的影响。本论文的主要研究内容和结果如下:1.Si+自注入SOI材料的发光性质的研究采用离子注入技术将Si+注入到SOI上的Si薄膜内,再进行快速热退火工艺,在SOI顶层Si中引入缺陷,这些缺陷中心在可见光-近红外波段的光致发光。通过对在不同注入剂量、退火温度和退火时间的条件下,进行不同温度测试对其PL光谱图进行研究。研究了发光中心的起源及光学团簇的演变机制以及注入剂量、退火时间以及退火温度对硅基材料发光性能的影响。这些研究对于提高Si基材料的发光性质具有指导意义。2.Si+/Fe+复合注入SOI结构的发光性质的研究设计离子注入机新型夹具,在MEVVA源离子注入机上改进了 Fe+注入。在Si+注入SOI优化实验参数的基础上,再进行Fe+注入,最后采用快速热退火处理工艺。采用Raman、XPS、AFM和PL测试手段对其形成的纳米晶团簇进行研究,观察得到了在可见光-近红外波段的光致发光,并探究在不同条件下对纳米晶尺寸和结构的影响。研究其荧光特性和表面形貌,分别阐明了部分发光峰的起源及光学团簇的演变机制以及离子注入和退火工艺对SOI表面形貌的影响。