MOS晶体管出现以后，以硅基集成电路为核心的微电子技术取得了飞速的发展。随着电路集成度的日益提高，半导体器件的特征尺寸遵从摩尔定律的速度不断减小。在65nm工艺的晶体管中，二氧化硅栅介质层被缩小到1.2nm，由量子遂穿效应引起的漏电流显著增大，作为阻隔栅极和下层半导体的绝缘体，传统的Si02栅介质已经达到其极限。采用高介电常数的新型绝缘介质材料(简称高k材料)是有效的解决途径，也是半导体工艺发展的趋势。采用高k材料作为栅介质层，将增加栅介质层的物理厚度，在保证对沟道有相同的控制能力的条件下，可以有效地减小漏电流的发生，提高器件的稳定性。因此，各种各样的高k材料被用来研究作为Si02栅介质的可能的替代物质。在众多的高k材料中，Hf02和Hf基介质材料是公认的最具前景的替代Si02的栅介质材料，并且已经成功运用于45nm技术。因此本文选取铪基材料作为研究对象，采用脉冲激光沉积技术(PLD)制备了La2Hf2O7和Hf(1-x)LaxOy薄膜，对其结构、热稳定性、界面反应和界面结构进行了系统的研究。　　 第二章中，我们采用脉冲激光沉积技术成功地在Si (100)衬底上制备出非晶La2Hf2O7栅介质薄膜。该薄膜显示出优异的热稳定性，保持非晶状态至900℃，完全能够满足工艺上的热稳定性要求。研究了该非晶薄膜的微观结构，表明虽然为非晶状态，但是具有立方相La2Hf2O的最近邻局域结构。XRR、XRR、FTIR等分析表明生长过程中有硅酸盐和硅氧化物界面层形成，衬底温度越高或者沉积时间越长，则界面层越厚；在缺氧气氛下生长时，有少量铪的硅化物形成，但是可以通过在氧气氛环境中制备或者后退火处理的方式加以抑制或者消除。利用同步辐射光电子能谱，通过两种不同的方式对La2Hf2O7薄膜与Si的能带偏移进行了研究，并取得了一致的结果；结果显示，La2Hf2O7/Si价带偏移△Ev是2.6±0.1eV，按照文献中La2Hf2O7的禁带宽度为5.6eV计算，其导带偏移△EC约为1.7±0.1eV，能够满足高k材料对势垒高度的要求。我们通过远红外光谱和振子拟合方法，得到了La2Hf2O7薄膜与体材料的具体声子模式和介电函数。薄膜样品的振子强度虽然普遍较弱，但是由于薄膜样品包括非晶薄膜和体材料存在相似的局域结构，因此依然能够保持一定的介电常数。　　 第三章中，我们研究了制备条件和La掺杂浓度对HfO2栅介质薄膜的结构、红外声子模式、及介电性能的影响。室温下制备的HfO2薄膜为非晶状态，衬底温度400℃时已经形成单斜相的HfO2薄膜，1000℃退火后薄膜结晶质量改善，更趋向于（111）晶面取向。EXAFS研究显示低衬底温度下制备的HfO2样品具有更短的Hf-O键长和更高的无序度。薄膜结构和薄膜质量影响其远红外声子模式，使得一些低频红外声子模式的消失，造成其介电常数相对体材料有所降低。　　 由于薄膜材料和体材料具有相似的局域结构，而且影响静态介电常数的主要远红外声子模式依然存在，因此薄膜材料仍然可以保持相对较高的介电常数。掺入少量的La，能够降低HfO2高温相的结晶温度，形成介电常数较高的立方相HfO2，而较高的La掺杂浓度则形成了近似La2Hf2O7局域结构的非晶薄膜。La掺杂不仅能够提高HfO2的结晶温度，而且能够提高其介电常数。La掺杂浓度的增加，红外声子模式被逐渐软化，同时介电常数增加。　　 第四章中，详细讨论了白色长余辉材料CaxMgSi2O5+x:Dy3+的发光性能和长余辉机理。采用高温固相法制备了不同掺杂浓度的CaMgSi2O6：Dy3+，Ca2MgSi2O7：Dy3+，Ca3MgSi2O8：Dy3+粉末样品，XRD分析表明制备样品的晶体结构纯正，不存在杂相。Dy3+离子为发光中心，利用其4F9/2→6H15/2和4F9/2→6H13/2跃迁发射产生的蓝光（475nm）和黄光（575nm），复合得到白光。由于Dy3+将取代部分Ca2-格位，由于电荷补偿效应，将产生空穴陷阱和电子陷阱，提供了合适的陷阱能级，产生白色长余辉，余辉可持续近一小时。通过热释光测试和余辉衰减曲线研究了该材料的余辉机理，并提出了相关的机理模型进行解释。