随着超大规模集成电路集成度的不断提高，芯片上功能元件的尺寸也相应地减小到纳米尺度范围，因而，对硅基纳电子器件和光电子器件的研究也引起了人们越来越大的关注。近十几年来，经过人们的不断努力，在硅基光电材料和硅基光电子器件的研究方面己取得了可喜的进展和一定的突破。为了进一步将纳米技术和光电子技术结合起来，实现高性能的纳电子和光电子器件，就要求能够精确控制nc-Si的尺寸以及空间分布，纳米硅的表面能够被很好的钝化，特别是希望所采用的技术能与当前高度成熟的硅工艺相兼容，因而，如何获得尺寸可控的高密度纳米硅材料就成为当前一个亟待解决的关键问题之一。　　 针对以上技术要求，依据我们实验室先前提出的激光诱导限制性晶化原理，在以往工作的基础上，继续系统研究准分子脉冲激光与超薄非晶硅膜的互作用，获得了尺寸可控的高密度纳米硅材料，进而初步研究了所制备的纳米硅阵列场致电子发射以及电致发光特性。　　 本文主要工作如下：　　 一、结合激光诱导限制性晶化原理与超薄a-Si：H薄膜生长技术，利用KrF准分子脉冲激光作用于等离子体化学气相淀积生长的a-SiNx：H(30nm)/a-Si：H(4nm)/a-SiNx：H(30nm)三明治结构样品上，再通过准静态常规热退火技术制备了高密度的nc-Si薄膜。使用AFM、Raman谱、平面TEM和剖面高分辨TEM等技术研究了nc-Si晶粒形貌和特性。实验结果表明在合适的处理条件下，所形成的纳米硅的纵向尺寸受到了原始淀积的非晶硅膜厚度的限制。我们可以使用激光诱导晶化单层超薄a-Si：H的方法制备出密度高达1012cm-2的nc-Si晶粒薄膜，而且纵向尺寸受a-Si：H层原始淀积厚度的限制而小于4nm。　　 二、我们研究了激光晶化制备的nc-Si阵列薄膜的场致电子发射特性。在晶化形成的纳米硅薄膜中可以观测到稳定的场电子发射现象，其开启电场从原始淀积的非晶硅薄膜的17 V/μm降低到8.5 V/μm。这可以用nc-Si形成而导致的内场增强过程和激光过程中形成的膜面上纳米突起引起的表面电场增强的共同作用来分析解释。此外，我们引入胶体小球掩蔽刻蚀技术，在单晶硅衬底上制备了硅纳米阵列，研究了其场电子发射特性。我们的实验提供了一种低成本制备高性能的硅基纳米场发射阴极薄膜材料的新途径。 　　 三、通过激光限制性晶化生长在非晶氮化硅上的超薄非晶硅膜，获得了nc-Si/a-SiNx单层和多层膜结构。利用Raman谱和透射电子显微镜证明了纳米硅的存在。在室温下，从激光晶化的a-Si：H/a-SiNx：H多层膜样品中观测到了稳定的电致可见光发射信号。由于与现有硅微电子工艺相兼容，这种结构将是制作硅基光电子器件非常有希望的材料之一。