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硅是微电子器件中应用最为广泛的半导体材料,以其为基础的各类硅系纳米材料具有与块体硅材料完全不同的光学、电学特性,可用于制备各种纳米器件。在本研究中,以SiHH4和H2为前驱体气体,通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法制备结合退火处理制备了一系列氢化非晶硅(a-Si:H)薄膜、纳米硅(nc-Si)薄膜,氢化非晶碳化硅(a-Si1-xCx:H)薄膜,硅纳米线(SiNWs),研究了从氢化非晶硅(a-Si:H)薄膜到纳米硅(nc-Si)薄膜的原位晶化过程和微结构变化,以及氢化非晶碳化硅(a-Si1-xCx:H)薄膜、硅纳米线(SiNWs)的微结构和其对材料性能的影响。研究成果有：1.首次在原位环境电子透射显微镜(ETEM)下观察到了从非晶硅(a-Si:H)薄膜的晶化过程,揭示了从非晶硅(a-Si:H)薄膜到纳米硅(nc-Si)的转变过程。确认了在这个相变过程中包含了五个主要步骤：胚晶的快速成型,小而稳定的成核过程,晶体颗粒取向、合并和进一步生长。这部分的工作将为未来合理可控设计生长纳米硅薄膜材料提供参考。2.研究了有着可调光学带隙和光致发光特性的氢化非晶碳化硅(a-Si1-xCx:H)薄膜的键结构以及其对性能的影响。实验结果表明,当退火温度从200℃上升到600℃时,硅-氢(Si-Hn)组分和碳-硅(C-Hn)组分会降低,更多的硅-碳(Si-C)键和sp3杂化的碳团簇会形成。这样的原子键结构变化导致薄膜光学带隙增大(从3.06eV增加到了3.33eV)。此外,由于微结构的变化,氢化非晶碳化硅薄膜光致发光的波长能够被有效调节,使其成功蓝移,相应的薄膜发光效率也显著增强。同时,本研究还详细讨论了原子键结构与氢化非晶碳化硅(a-Si1-xCx:H)光学性能之间的内在联系。3.研究了通过等离子化学气相沉积(PECVD)制备的TCO自催化硅纳米线(SiNWs)。实验表明,在不同衬底温度下制备的硅纳米线(SiNWs),随着衬底温度的升高,Si纳米线(SiNWs)的长度不断增加。在H原子刻蚀的影响下,Si纳米线(SiNWs)在500℃时最弯曲。同时,在衬底温度为500℃时,纳米硅薄膜的晶化率为36.8%。在其他实验温度主要呈现非晶态。并且,从实验中得出结论,随着衬底温度越高,硅纳米线的结构越细长,体表面积增大,且更加致密,从而使硅纳米线(SiNWs)光吸收率增加,使其成为更有潜力制备太阳能电池的材料。