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全硅光电子集成技术需要将光源、波导、波分复用器件、光栅、探测器等元件集成在一块硅片上。而镶嵌在SiO2中的纳米晶体硅(nc-Si:SiO2)被认为是一种有希望的硅光源材料。纳米晶体硅的电致发光(EL)的一个难点是如何能让载流子顺利的注入到纳晶硅内部复合发光。本文从纳晶硅的发展开始,介绍了多孔硅与镶嵌在SiO2中的纳米晶体硅的发光原理及其优缺点。然后介绍了纳米晶体硅的制备,简要的介绍了化学气相沉积法、脉冲激光沉积法、离子束注入等纳米晶体硅的制备方法,重点介绍本文所用的物理气相沉积法。表征纳米晶体硅的方法包括光致发光谱(PL),拉曼谱以及透射电子显微镜谱(TEM)等。本文研究了不同波长的光激发下,纳米晶体硅薄膜光致发光强度的变化,发现在波长300nm激发光下,有较大的PL。同时研究了不同温度H钝化对PL强度的影响,发现在400℃钝化半小时,效果较好。对于纳米晶体硅的电致发光,首先介绍其EL样品的制备,研究了样品在加电压下的电压—电流关系,发现当电压较小时,电流随电压线性增加,在达到某个峰值后电流慢慢减小,之后又慢慢增大。为了获得更强的PL与EL,研究了SiO/Si多层结构样品。在这种多层结构样品中,退火后在Si和SiO层都能形成纳晶硅。结果表明硅层的引入能增大样品的PL强度,但不是越厚越好,存在一个最优值。同时硅层的存在能产生一种额外的载流子通道效应,使得EL大大增强。为了研究硅层在EL中是如何起作用的,研究了两种结构的样品,多层结构样品与单层结构样品。多层结构样品采用分层结构,SiO与Si分层交替蒸镀；单层结构样品则是以相同的比例同时将这两种材料蒸镀到衬底上。这两种样品含有相同的Si/O比例和含量。结果显示,单层结构样品PL是多层结构样品2.5倍,但是EL强度却只有多层结构样品的1/2,并且多层结构样品有更高的电流效率,更低的开启电压,更小的电阻,更高的EL效率。文章最后结合模型说明了Si层是如何起到载流子传输通道的作用,促进载流子在样品内的传输,从而增强纳米晶体硅的电致发光强度。此外,文章中还研究了激光预退火对纳晶硅薄膜的影响,通过改变激光功率和激光辐照点数,发现PL与EL都随着功率和辐射点数的增加先增大后减小,两者存在着相同的趋势,证明了激光预退火能提高纳晶硅的EL强度。最后,采用ITO顶电极代替原来的A1电极,并且对样品制冷,研究其对样品的EL的影响,取得了一些有意义的结果。