硅是微电子器件的主要材料，但硅的间接能隙特性严重制约了其在光电子领域的应用，如果能在硅基材料的基础上制备发光材料，就可利用已有成熟的硅集成技术发展硅光电子集成，从而有可能完全改变信息技术的面貌。因而探索并改善硅基材料发光特性的研究一直是深受关注的课题。 硅基发光材料的研究近年来已取得重要进展。归纳起来，其发光机制以量子限制效应和发光中心两种模型为主；但就报道的结果而言，材料的发光特性都严重地依赖于样品的制备工艺过程，经不同的工艺过程制备的样品，其发光特性差别甚大。对制备方法及其工艺参数对薄膜荧光特性影响的研究，不仅可以进一步澄清各荧光带的起因，而且也是提高材料发光性能的重要途径。 本课题围绕薄膜的发光特性和发射机制，主要着眼于硅基薄膜发光特性和氧、氮掺杂对薄膜荧光特性的影响。通过PECVD和溅射方法制备薄膜，研究了氧、氮含量及沉积时基片温度对薄膜微结构及其发光特性的影响；采用球磨与溶胶-凝胶化学方法结合制备了纳米硅粉以及纳米Si／SiO₂复合薄膜，研究其结构和发光性能，探索了采用该方法制备纳米镶嵌复合薄膜的可能性。实验结果表明：掺杂薄膜在可见及紫外范围内存在一系列强荧光发射带。结合实验结果，分析并讨论了有关荧光发射机制。 在PECVD法制备的a-SiHxOy薄膜中观察到300-570nm强荧光辐射带，并发现其中心位置随着氧含量的增加而红移。通过PECVD法与放电等离子体氧化技术结合获得了主峰位于蓝光波段的荧光带，而且具有分立峰结构，其结果直接证明了蓝光发射与缺陷能级有关，起源于Si-O结合特定组态而形成的发光中心。在a-SiOxNy薄膜中，观察到了250-400nm和650-700nm两个荧光带，并首次发现中心位于370nm和730nm的两组分立荧光峰。分立峰强度随薄膜中的氮含量增加而升高，荧光带中心位置受到氧、氮含量的影响，分析表明其荧光起源于Si-O和N-Si-O等复合缺陷组态能级间的辐射跃迁。 通过与溅射法制备薄膜的结果对比表明：荧光特性不受薄膜中氢含量的影响，但不同方法制备薄膜的荧光特性具有较大差别。在溅射法制备的薄膜中，除 汕头大学硕士学位论文相应的荧光发射带外，在绿光部分出现了两个较强的新带，其强度随薄膜氮含量增加而升高，而且各带的荧光强度严重地受沉积时基片温度的影响。当基片温度为750OC时，中等氧、氮掺杂可获得强的绿光和紫光发射。 采用球磨与溶胶－凝胶法结合制备了SIOZ镶嵌纳米出复合薄膜，发现位于刀On附近的红光发射带受纳米颗粒界面的影响，说明起源于硅纳米颗粒的红光发射依赖于界面特性。 综上所述，通过氧、氮掺杂，在硅基薄膜中可获得近紫外及紫、蓝、绿和红等波段的强荧光，荧光强度取决于制备工艺方法及工艺参数。就发光机制而言，除红光宽带外，均起源于氧、氮掺杂引起的缺陷发光中心，发光中心受杂质组态影响，红光宽带可能联系到量子限制效应，同时还依赖于界面特性。