微电子技术的飞速发展对集成电路的内部互连方式提出了更高的要求,电互连在延时等方面逐步展露弊端,使得光互连走入大家的视线。光互连利用光源将电信号转换成光信号,并通过一定的耦合方式将光信号传输到光探测器中,在光探测器中将光信号还原为电信号。光互连具有延时小、信号之间互不干扰的优点,是传统金属互连的最佳替代方案之一。基本的光互连系统由光源、光波导和光探测器组成。III-V族光源复杂的制造工艺带来成本高的缺点,关键是该类光源与硅集成电路制造工艺难以兼容。如果利用硅作为发光材料并实现集成光源,不仅具有与集成电路工艺兼容的优点,还能减少生产设备的更新。因此制造一款集成、高效的硅光源一直是光互连领域的热点、难点。本文主要针对硅光源单片集成技术,从单片集成硅基光源结构、发光机理和光电特性出发,对一种利用PN结雪崩倍增过程实现发光的光源展开研究。基于现有的集成电路制造工艺,本文提出了一种可以单片集成的多晶硅雪崩模式光源（P-SiAvLED）。该光源由硅衬底、氧化硅层、多晶硅层和氧化硅保护层自下而上堆叠形成。器件的有源区、发光区均为N⁺PN⁺PN⁺掺杂的多晶硅层。我们从器件的结构出发,对其耗尽区电场、器件电容进行分析,并建立该器件的高频小信号模型。随后,我们对器件的光电特性进行了测试与分析。测试数据及计算结果表明,P-SiAvLED的阈值电压在16 V左右,当电压处于16 V³0 V之间时,可以发出橙黄色的光。P-SiAvLED的光谱是连续光谱,波长范围覆盖450 nm⁹00 nm。当流过器件的电流达到40 mA时,其发光强度可以达到微瓦数量级,光电转换效率达到10^-6数量级。单波长的外量子效率、功率转换效率,分别达到了10^-7和10^-8数量级。该器件的电致发光光谱具有五个光强峰,峰位大致在550 nm、580 nm、620 nm、680 nm、770 nm。光谱数据表明,相同驱动电流下,该器件更倾向于发射能量为1.8 eV（波长680 nm）的光子。我们发现器件两端电压处于24 V²7 V时,电流随电压近乎线性变化,同时器件的光强随驱动电流线性变化。考虑到硅光探测器的光谱响应度与P-SiAvLED有重合波段,可以认为在全硅光电集成电路中使用P-SiAvLED组成光互连系统代替传统的电互连是一种可行的思路。