目前纳米硅基发光材料的研究已经成为了世界关注的热门领域,对其进行深入的研究不仅对目前微电子产业有着深远的影响,更对未来实现光互连的建立,光量子计算机的实现有着重大的意义。对于硅基发光材料的制备手段也是多种多样,而本实验小组所采用的是脉冲激光刻蚀(PLE)与脉冲激光沉积(PLD)复合制备加工的系统,制备纳米硅量子点、量子线以及纳米薄膜。利用等离子体激光刻蚀(PLE)方式,将靶材的表面的原子轰击出来,在加高压电伏产生等离子体,利用脉冲激光沉积(PLD)方式利用电场将等离子体沉积在基底上。同时在纳米硅中进行气体或者固体掺杂,气体采用不同的氛围下制备,利用高压产生等离子体,在电场的作用下沉积在基底上,使电离的气体等离子体与靶材材料同时参杂在基底表面,破坏了表面的周期性结构;固体掺杂利用脉冲激光直接作用在靶材上利用高温高压环境所产生的等离子体沉积在基底上。利用掺杂或者纳米结构会对硅的能带产生影响,通过量子限制效应以及弯曲表面效应对其能带进行调控,使原来的间接带隙转变为准直接带隙结构大大的提高了发光效率。不同的气体氛围或不同的掺杂条件,对其带隙中引入局域态的位置会产生影响,从而会影响其发光的波长。对于掺杂的气体的种类、浓度以及掺杂的比例的微小调控也会影响局域态的位置,因此,对气体氛围精细的调控可以转化为对局域态的调控,从而对发光波长的调控,这对于纳米硅发光的研究有重要的意义和广泛的应用前景。除了不同的气体氛围,气体压强也会对发光波长造成影响,温度也是影响纳米硅激活的重要因素之一。在温度较高的时候,光致发光光谱中峰值的强度会有所下降,并且峰值会有红移现象产生。在较低温度时,硅量子点上在导带上的电子被捕获到带隙中的局域态上,接近导带的局域态上的电子和接近价带的局域态上的空穴可以形成粒子的反转状态,这样可以导致光致发光的增强,甚至受激辐射。但是在较高温度下,越来越多的声子使电子从局域态激发到导带上。激发的电子与在价带上的空穴相结合形成了微弱的蓝移PL光谱。因此,在较高温度下可以破坏局域态发光。对于纳米硅器件的性能我们也进行了测试,发现其电致发光光谱其发光的阈值在5V-7V之间,并且随着泵浦电压值的上升,其电致发光的强度也随之增大,并且随着电压的增大我们可以明显观察到其电致发光的曲线有超线性增大的趋势。经过计算我们得到其发光的外量子效应可以达到10%以上。所产生的峰值是由掺杂所形成的量子点键合所产生的,是属于量子点的发光。