硅纳米结构由于量子限制效应有许多不同于体硅的光学及光电性能,它在发光器件、光探测器件、光电集成器件以及传感器等领域有广阔的应用前景。本文重点研究了90年代以来硅基发光研究中最为活跃的两种纳米材料发光:掺铒硅发光以及多孔硅发光。对掺铒硅发光,本文从理论上探讨了其发光机制、能量传递机制。指出了三种影响其高效发光的非辐射过程:Auger过程,能量反向传递,协同上转换效应。并从SiO₂层厚度、退火温度、Er浓度、过剩硅浓度、温度、薄膜结构等方面分析了其对Er³⁺发光的影响。目前,多孔硅的光致发光机理、电致发光机理和多孔硅的形成和生长机理目前尚无定论。不同的实验条件下制备的多孔硅的光致发光（PL）特性是不同的,这是许多研究产生分歧的主要原因。通过对比分析阳极氧化电流密度、阳极氧化时间、溶液浓度以及自然氧化时间对多孔硅光致发光光谱的影响,认为在一定的范围内,多孔硅的发光峰位会随电流密度的增大而蓝移.要获得较强的发光,需要选择合适的电流密度; 随着腐蚀时间的延长,多孔硅的发光峰位也发生蓝移。当HF 酸的浓度较小时,峰位随浓度的增大表现为向低能移动; 而当HF 酸的浓度较大时,峰位随浓度的增大则表现为移向高能。多孔硅在空气中自然氧化,其发光峰位发生蓝移,而发射强度随放置时间的延长而降低。并用量子限制模型和发光中心模型对实验结果进行解释。然后将微腔引入多孔硅发光器件中来,用软件对其进行了模拟,并分析了PSM器件的光谱特性。本文接着给出了一个改进的光电单元。其包含一多孔硅LED和探测器并通过Al波导相连。努力提高LED的性能参数,量子效率已达到0.4%,LED的延迟时间也达到1.2ns上升时间1.5ns,并讨论了进一步的改进方向。