硅基高效发光材料和器件的研究是硅基光电子学领域最具有挑战型的难题，实现硅基高效发光器件以至硅基激光器将会引领硅基光电子集成领域的重大变革，使得以光子为信息载体的光信息时代代替传统的电子信息时代，甚至对整个人类文明产生深远的影响。为此本文围绕纳米硅和稀土特别是铒离子的发光展开了系统的研究，实现了在氮化硅中的铒离子高效发光，并对氮化硅中的纳米硅以及铒离子的发光机制给予了合理的解释。　　 通过等离子增强化学气相沉积法(PECVD)生长了不同化学组成的氮化硅材料，并研究了其荧光性质，得到了富硅氮化硅中纳米硅的高效可见区发光。通过离子注入对PECVD生长的氮化硅薄膜进行了Er掺杂，得到了Er离子的高效红外发光。为了获得最佳的发光效率，对氮化硅的生长条件、Er的掺杂浓度等进行了优化，得出不富硅的氮化硅材料更适宜于Er离子的高效发光，Ef在氮化硅中的最高掺杂浓度可以达到1021cm-3。对于Er掺杂氮化硅体系中的光荧光机制，我们认为主要的激发机制是Er离子的直接吸收，纳米硅、缺陷以及氮化硅基质本身也起到了一定的敏化作用。　　 采用磁控溅射法生长了Er掺杂氮化硅材料，与离子注入的实验进行了相互印证，实验结果表明在接近化学配比的氮化硅薄膜中Er离子具有优良的荧光性质，可以清晰的观察到大于激发波长的所有Er离子发光谱线。由此我们认为氮化硅是Er离子的优良基质材料。由于磁控溅射可以实现Er离子的均匀掺杂，在合适的掺杂比例下，改善生长环境可以制作出优良的Er掺杂薄膜材料并应用于器件的设计与制作。　　 利用Yb的共掺杂首次在氮化硅体系中证实了Yb离子对Er离子的敏化作用，并结合Yb/Er共掺杂二氧化硅的实验结果，对Yb敏化Er离子的物理机制给予了确切的解释。在这一敏化过程中，Yb离子作为中介将氮化硅基质吸收的激发光能量传递给了Er离子，从而实现了Er离子发光的增强，同时实验还表明Yb的引入降低了Er离子光学活化所需要的退火温度。但是由于Yb在氮化硅中的固溶度相对较小，实际应用需要进一步解决这一问题。　　 为了检验氮化硅作为Er离子基质的优越性，首次对氮化硅以及二氧化硅两种基质材料进行了系统对比。实验表明，在氮化硅中Er离子的温度淬灭效应与二氧化硅类似，而Er的固溶度则较高，在很高的掺杂浓度条件下，氮化硅中的Er的利用率超过了二氧化硅。据此，我们认为氮化硅是优良的Er离子发光基质材料，同时我们判定Er掺杂氮化硅薄膜用于电学器件的制作时可以采取热电子碰撞的器件结构设计或者直接注入电子和空穴。氮化硅与二氧化硅相比其缺点是，作为Er离子的基质需要更高的退火温度以激活Er离子。