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硅是目前世界上使用最广泛的半导体材料，已成为微电子集成电路的主流。但是随着芯片尺寸和线度的缩小，较小的电子漂移速度(105m/s)越来越成为芯片速度提高的瓶颈。因此用速度最快的光信号(108m/s)代替原来的电信号进行信息的传输和处理，便成为人们正在考虑的解决方法。要实现光电集成，就必须有高效的发射和接受光信号的光电子器件。但是Si是一种间接带隙半导体材料，体内电子空穴的复合需要声子辅助，所以其发光效率很低，因此，寻找硅基发光的有效途径成为目前急需解决的问题。
本论文回顾了近年来对于硅基纳米材料发光特性方面的研究进展，并结合现有的实验条件，做了以下几项工作：
1.利用与微电子工艺相兼容的PECVD技术成功的制备了纳米SiC/Si多层膜，系统的研究了退火温度对多层薄膜时间分辨光致发光特性的影响。利用截面透射电子显微镜技术分析了α-SiCx:H/nc-Si:H多层薄膜的结构特性；通过对晶化样品的时间分辨光致发光谱的研究，结果表明：随着退火温度的升高，发光峰位置开始出现一些红移现象，当退火温度为900℃时，样品的发光强度和发光衰减时间分别达到最大和最小值，随着退火温度的继续增大，发光峰位置开始出现蓝移现象，初步探讨了纳米α-SiCx:H/nc-Si:H多层薄膜的发光特性和发光机理。
2.利用微电子工艺中的氧化工艺结合PECVD技术成功的制备了一套不同氧化时间的纳米SiC/Si/SiO2单周期三层膜样品，以及固定氧化时间的多周期三层膜样品，周期分别为1，2，3，4。实验结果表明对于单周期不同氧化时间的那套样品，氧化时间为40分钟的样品光强最大，所有光谱都出现两个较强的蓝色发光，分别为433nm和455nm，而且433nm处的发光峰位非常稳定，我们认为该发光峰位是由于硅层中的剩余缺陷引起的。455nm处的发光峰是由于SiC纳米颗粒导致的。多周期样品的光谱表明433nm处的发光峰位仍然很稳定，455nm处峰位出现蓝移现象。光强随着周期数的增加呈现非线性增加。最后利用紧束缚理论解释了为何433nm发光峰比较稳定的原因。
3.利用金属蒸汽真空弧离子源(MEVVA)进行离子束合成，制备了过剂量C+离子注入到单晶硅衬底的样品，然后利用热退火，在表层制备了连续β-SiC层，形成表层SiC/Si的异质结构，利用傅立叶变换红外光谱(FTIR)对其成键特征和微结构进行了分析，通过光电子能谱分析(XPS)和原子力显微镜(AFM)分析了样品的成份分布及其表面形貌，最后对室温下的光致发光特性随热退火的时间和温度的变化进行了研究。结果表明：光致发光谱(PL)表现出430nm和560nm两个发光峰，分别对应于纳米碳化硅和块状立方碳化硅发光特征峰。随着退火温度的升高，样品的发光强度逐渐增大并趋于稳定，而随着退火时间的增加，样品的发光强度先增大，达到一个最大值后又逐渐减小。用纳米晶粒量子效应理论和表面态理论对该发光现象及其变化规律进行了初步的解释，小颗粒的晶化碳化硅的尺寸及其相对比例对PL发光峰位和强度有较大的影响，而且SiC纳米棒状表面的缺陷态对发光强度也有重要贡献。