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提高硅的发光效率是开发硅基光电子器件、实现硅基光电集成的基础。构建纳米结构是提高硅的发光效率的有效途径,镶嵌于特定基质中的纳晶硅具有良好的发光性能,其中纳晶硅镶嵌二氧化硅薄膜是一种很有前途的硅基光发射材料,具有光学能隙宽化,较强的室温光致和电致发光,良好的光热稳定性等优点。本论文选择纳晶硅镶嵌二氧化硅薄膜为研究对象,研究了纳晶硅镶嵌二氧化硅薄膜的制备工艺、结构和发光特性。我们利用反应脉冲激光沉积（reactive pulsed laser deposition,RPLD）法继而高温退火成功制备得到纳晶硅镶嵌二氧化硅薄膜,并在室温下观察到了很强的纳晶硅的特征光致发光。纳晶硅的平均直径为5 nm左右。结合样品的结构表征和特性测试,我们重点考察了薄膜沉积时的O2气压和退火温度对薄膜结构和发光性质的影响,并探讨了材料的生长机制和发光机理。结果表明,合适的O2气压和退火温度是制备高效发光的纳晶硅镶嵌二氧化硅薄膜的重要条件,-0.7 Pa O2气压下沉积的薄膜经1100℃退火后发光最强。我们通过时间和空间分辨的等离子体光谱测量考察了激光烧蚀硅等离子体在真空和O2气氛中的演变,研究了氧化硅薄膜（SiOx）的沉积过程。等离子体光谱的时间演变和空间分布显示,在真空条件下等离子体为自由膨胀,随着时间推移,等离子体的密度和亮度逐渐降低;一旦引入O2气,硅等离子体在空间输运过程中不断与背景气体粒子碰撞,激发、解离背景O2气。硅等离子体在活性氧气氛中的反应性膨胀有利于硅和氧反应结合,进而有效沉积具有较高氧含量的SiOx薄膜。本论文还尝试用双激光双靶共烧蚀沉积法继而高温退火制备纳晶硅镶嵌二氧化硅薄膜,并观察到很强的纳晶硅的室温光致发光。不同于前一种制备方法,这一方法利用两束激光同时烧蚀硅靶和二氧化硅靶,产生的两种等离子体同时向衬底膨胀沉积得到纳米颗粒硅镶嵌二氧化硅薄膜,高温退火使得原先镶嵌于二氧化硅基质膜中的纳米颗粒硅结晶形成纳晶硅进而得到纳晶硅镶嵌二氧化硅薄膜。实验结果表明这一方法制备的材料中的纳晶硅晶粒尺寸较小,晶化程度较高。