首先,人们以量子限制发光中心模型为基础,从理论上研究了纳米硅系统的几个重要方面,包括载流子的能级结构;载流子的各态占据率;内外部的辐射复合率和非辐射复合率;声助弛豫率以及其他过程.其次,人们作了大量的数值计算,从中人们能得出结论,发光中心上的辐射复合是光致发光的主要来源.人们定义了纳米硅的临界中心尺寸和发光中心的介数密度,它们都决定着量子限制发光中心模型是否能说明实验结果.当纳米硅粒的中心尺寸取临界中心尺寸时,硅内部的光致发光和发光中心上的相等.临界尺寸并不是固定不变的,相反,它随着激发增强而减小,随着氧化层增厚而增大.最后,在数值计算的基础上,人们讨论了光致发光谱的特性,发现内部和外部的辐射复合光致发光谱、尤其它们的峰位大不相同.纳米硅内部的光致发光谱峰位随着粒子尺寸的减小的确会发生蓝移,但这对于外部的光致发光谱来说却不一定对.当氧化层中有两种发光中心时,外部的光致发光谱峰位随着粒子尺寸的减小而非周期性振荡.