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随着微电子技术的迅速发展，集成电路芯片特征尺寸越来越接近物理极限，硅基光互连技术是解决这一难题的途径之一。以光子作为信息载体不仅能提高器件的传输速度，降低损耗，同时还能与现有的CMOS工艺相兼容，降低制造成本，实现大规模工业化生产。然而硅基光源一直是硅基光互连技术的一大难题，从而制约了硅基光子学的发展。稀土掺杂氧化物纳米复合栅层硅基 MOS电致发光器件是实现硅基光源的有效途径之一，他能很好的与传统的硅基CMOS工艺相兼容。利用原子层沉积技术制备稀土(Er、Tb)掺杂SiO2纳米复合薄膜硅基MOS电致发光器件，获得了高效率的红外、绿色电致发光。 第一，利用原子层沉积法以Er(thd)3和O3作为前驱体在硅衬底上沉积Er2O3薄膜。Er2O3薄膜的ALD生长温度窗口为225-350℃，沉积速率约为0.215?/cycle，折射率为1.966。ALD沉积的薄膜为立方晶系的方铁锰矿晶体结构。薄膜经过1000℃以上高温N2气氛下退火1小时薄膜与硅衬底发生化学反应生成单斜晶系的Er2SiO3。 第二，利用原子层沉积法以Tb(thd)3和O3作为前驱体在硅衬底上沉积Tb2O3薄膜。Tb2O3薄膜的ALD生长温度窗口为325-350℃，沉积速率为0.606?/cycle，薄膜的折射率约为2.078。ALD生长的Tb2O3薄膜为立方结构，经过1000℃以上N2退火后Tb2O3与硅衬底反应生成磷灰石相铽硅酸盐化合物。光致发光方面发光，Tb3+离子在铽硅酸盐化合物结构中比在简立方结构Tb2O3中更容易发光。 第三，利用原子层沉积法以TDMAT和O3作为前驱体在硅衬底上沉积TiO2薄膜。TiO2薄膜的ALD生长温度窗口为100-350℃，沉积速率约为0.46?/cycle。TiO2薄膜在200℃以下生长非晶态结构，200-350℃生长为锐钛矿结构。非晶态TiO2薄膜经过300-1100℃ N2退火后1小时候转变为锐钛矿结构，生长的锐钛矿TiO2薄膜经过1000℃以上N2退火后1小时候转变为金红石结构。锐钛矿TiO2薄膜光致发光光谱出现波长为515nm附近的绿光和620nm附近的红光。绿光来源于锐钛矿(101)晶面的氧空位缺陷，红光来源于锐钛矿TiO2薄膜表面未配位完全的Ti3＋离子的缺陷。金红石结构的TiO2薄膜光致发光光谱出现波长为820nm附近的近红外光，其来源于金红石结构TiO2导带电子与金红石相(110)面的空穴之间的辐射复合跃迁以及金红石相(110)面的氧空位缺陷。 第四，利用原子层沉积法制备了 Er2O3薄膜纳米层状掺杂硅基 MOS红外1533nm电致发光器件。研究表明单个周期稀土掺杂层之间 SiO2等于过热电子在SiO2导带加速的平均自由程时，器件的电致发光量子效率最高可达21％。 第五，利用原子层沉积法制备了Tb2O3薄膜纳米层状掺杂硅基MOS绿色电致发光器件。研究表明绿光来源于过热电子碰撞发光中心Tb3＋离子基态5D3能级电子激发跃迁至7FJ能级再回到基态。当稀土Tb3＋离子的掺杂浓度为3%时，器件的发光效率达到最大值。