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随着微电子技术的发展，微电子器件的集成度不断提高，特征尺寸不断缩小，现已进入了纳电子学领域。由于纳米硅的量子限制和库仑阻塞等物理效应，研究室温下纳米硅存储单电子的能力成为目前纳电子学的热点。良好的电学性质使纳米硅可以应用于浮置栅存储器中。基于纳米硅量子点的浮置栅存储器具有密度高、功耗小、速度快并且和现有硅基微电子加工技术兼容等优点而具有广泛的应用前景。除了电学性质，纳米硅的光学性质也得到了广泛的研究，硅基的光电子集成也是人们研究的热点，其中硅基的光源问题成为最后一个急待解决的问题。基于以上背景，本论文主要研究了纳米硅浮置栅存储器的制备工艺、器件的转移特性及存储特性，并对纳米硅镶嵌于氧化硅体系的光致发光及电致发光性质作了初步研究。主要内容包括：
1.对纳米硅浮置栅存储器的关键层的制备进行了单项实验。通过改变氧化温度，氧气氛围以及氧化时间等工艺参数，得到了厚度可以控制在3.5 nm以内的超薄氧化层。通过C-V，I-V的测量证明了超薄氧化层具有良好的电学性质。利用LPCVD工艺制备出了纳米硅，其尺寸可以控制在18nm以内，并采用LPCVD工艺制备出电学性质符合控制介质层要求的SiNx薄膜，厚度可以控制在30 nm。
2.在华晶进行了纳米硅浮置栅MOSFET原型器件的流片。首先制备了常规MOSFET的原型器件，得到了标准的MOSFET输出和转移特性曲线，然后制定了纳米硅浮置栅MOSFET的各组成部分的结构参数和工艺要求，设计了流片的工艺流程、光刻掩膜版图，制备出了纳米硅浮置栅MOSFET原型器件，获得了输出和转移特性曲线并观察到该结构的存储特性。
3.利用电子束蒸发制备出SiO薄膜，对SiO样品进行高温退火，获得了镶嵌在SiO2中的纳米硅，通过TEM和FTIR对其结构进行了表征。研究了SiO薄膜在相变分离为nc-Si/SiO2过程中不同衬底温度对低温和高温退火时PL的影响，发现低温生长样品在低温(<700℃)退火条件下的PL增强现象，并观测到了660nm的主峰和772nm的次峰，证实了低温生长条件更有利于富余硅的析出和纳米团簇的形成。在高温退火条件下位于755nm峰成为主峰，在863nm处有一次峰，并对其发光机理进行了讨论。
4.通过在硅衬底和长了一层SiO4的硅衬底上用PS纳米小球作为模版进行刻蚀得到了两种不同的纳米硅柱。在这两种纳米柱上生长了SiO薄膜并进行高温退火处理，获得了镶嵌在SiO4柱中纳米硅结构。并在该结构中观察到了较强的EL，分峰拟合发现位于470nm的峰与顶部含有SiO2的纳米硅柱有关，我们认为这一峰来自于纳米柱顶端的SiO2。同时发现在较高偏压下，470 nm的峰占据了主导地位，并对位于560 nm，660 nm，770nm的EL发光峰的机理做了探讨。分析认为镶嵌于SiO2柱中的纳米硅结构更有利于载流子的复合。