硅由于性能优异且技术成熟,已经成为了电子工业中最重要的半导体材料,并广泛应用于各个领域。以它们为基础研发的器件已经进入并改善着人们的生活。多孔硅的可见光光致发光,彻底激发了研究者探索高效硅基发光材料的兴趣。作为一个在电子和光电器件方面很有发展潜力的材料,氮化硅表现出良好的化学稳定性、高温热稳定性、抗热震性、电绝缘性和硬质性。此外,氮化硅在太阳能电池表面钝化及减反材料方面也有广泛的应用。氮化硅因其优良的特性而得到广泛应用,目前不少学者对该材料进行了细致而深入的研究,特别是对于SiNx体系纳米薄膜的制备及其光学性质的研究已取得不少有意义的结果。目前,对于SiNx薄膜的一些物理特性和机制还未完全认清,因此对其还有大量的研究工作需要进行。本论文主要包括以下两个方面工作:1、研究不同N含量的SiNx薄膜在高温退火条件下的发光特性。采用超高真空多功能磁控溅射系统,以高纯Si作为靶材,高纯N,和Ar为反应溅射气体,在不同氮气流量比的条件下进行SiNx薄膜制各。在沉积SiNx之前,在Si(100)衬底上生长了一层SO2缓冲层。为了提高其光学性质,制备好样品后,在有N2保护的管式退火炉中进行退火处理,用800℃的温度退火20min。利用室温光致发光光谱(PL)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)及X射线光电子能谱(XPS)对SiNx薄膜的性质进行表征。分析认为,SiNx薄膜的PL是由光生载流子引起的,它们在富硅的SiNx中产生的,转移到氧化硅中复合而发光。氮气流量N=3.2的样品的PL最强,通过SEM发现其微粒是最小的,可见量子尺寸效应有助于PL的增强。组份和结构分析证明了SiNx薄膜中强烈的PL与Si-N跟Si-O键的含量有关,充足的氧和适度的氮能有效增强光致发光。　　 2、应用K-P模型,我们建立了Si/SiNx超晶格的能带模型,并计算了其能带结构。结合实验分析了各层膜的厚度与能带结构及有效质量之间的关系。结果表明,适当增加各层膜的厚度使得纳米Si薄膜的带隙有减小的趋势。在Si/SiNx超晶格系统中,可以通过控制各层膜的厚度,有效地控制发光。结果证明K-P模型应用于Si/SiNx超晶格结构是有效的,与实验符合的很好。