硅基光源是实现硅基光电单片集成中最为关键的一个课题。如何获得高效、稳定的硅基发光器件是目前研究的热点问题，它的实现对于硅基光电子学也有非常重要的意义。到目前为止，硅基发光材料的研究主要集中于一些低维结构的探索，如硅氧化硅系统和硅氮化硅系统。2006年，我们小组发现氧诱导低温生长氮化硅强绿光的发射，并作为发光有源层成功制备原型发光器件(LED)，获得了黄绿波段的电致发光。本文在前期研究低温掺氧氮化硅(a-SiN：O)光致(PL)和电致(EL)发光的基础上，研究了不同的阳极材料对发光器件的影响。同时，我们改进了生长工艺以改善薄膜的结构和性能，提高了a-SiN：O LED的发光效率。我们还研究了快速热退火对a-SiN：O薄膜光致发光和电致发光的影响。另外，我们利用激光干涉诱导结晶与二维(2D)移相光栅掩模(PSGM)相结合，制备出周期性的2D纳米硅阵列(nc-Si)，以此作为衬底生长a-SiN：O薄膜，提高了光萃取效率，有效地增强了光发射。主要成果和创新点如下：　　 1、采用不同的材料作为阳极，制备以a-SiN：O薄膜为发光有源层的LED，发现以P-Si为阳极的LED在相同的正向偏置电压下载流子注入效率更高，且电致发光的强度也更强，大约是以ITO为阳极的LED的6倍，并测量得到其光输出功率为微瓦量级，其外量子效率为10-3％左右，电功率转换效率为10-4％。同时，我们利用氢气稀释的方法生长a-SiN：O薄膜，降低了薄膜的淀积速率，提高了膜的致密度。可以看到，相同厚度的氢气稀释的a-SiN：O薄膜比未氢气稀释的a-SiN：O薄膜不仅PL更强，而且制成的LED发光效率在相同电压下可以增加一个数量级。　　 2、利用快速热退火的方法对a-SiN：O薄膜进行处理，退火温度从400℃-直到1100℃，退火时间为40 s。发现发光峰位随着退火温度的升高可以从绿光波段移动到红光波段，而在900℃前PL的强度会逐渐增强，900℃退火下发光最强，而当退火温度更高时，PL反而减弱了；同时，也研究了在相同的退火温度下，不同退火时间对PL的影响。我们结合Raman、TEM等分析手段，认为其发光的红移来自于退火后出现的非晶硅颗粒的发光。并且以900℃退火40 s后的薄膜作为发光有源层，制成LED，相比a-SiN：O LED，由于退火后引入非晶硅颗粒提高了电流注入效率和器件的发光效率。　　 3、利用激光干涉诱导结晶的方法，由KrF准分子激光光源与2D PSGM相结合，产生二维分布的干涉激光束，在B doped a-Si(50nm)/P-Si衬底上制备出周期性的2D纳米硅阵列。采用三种周期(2μm、400 nm和300 nm)的PSGM，制备出密度分别2.5×107cm-2、6.25×108 cm-2和1.1×109 cm-2的nc-Si阵列。同时，晶化区域的形貌随PSGM的周期不同和激光能量大小而各有差异。在些基础上，以表面有图形阵列的P-Si作为衬底生长a-SiN：O薄膜，提高了其光萃取效率，增强光发射。