论文摘要
微观的光信息传输要求有微纳尺度的光发射器。镶嵌于二氧化硅中的硅纳米晶（nc-Si:SiO2）作为一种具备稳定结构、较高发光效率的材料,是实现微纳激光器的良好选择。本文从nc-Si:SiO2的制备入手,重点探讨了硅纳米晶（nc-Si）的光致发光（PL）的调制和电致发光（EL）的增强,主要包含以下内容：1.用CO2激光预退火的方式,往SiOx薄膜中引进nc-Si的额外成核点,在后续的高温相分离过程中,抑制了大颗粒Si的形成,产生了更多可以发光的硅纳米晶,PL大致增强了一倍左右。先后用石英和高掺杂的P-Si作为衬底,前者的导热性远小于后者,在同样功率和密度的激光辐射下,石英衬底的样品的SEM（扫描电子显微镜）图像和PL map（通过共焦显微镜观测）被明显调制,而P-Si衬底的样品的表面图像变化较小,说明了衬底的导热性在实验过程中扮演着非常重要的作用,但无论哪一种衬底,PL提高的幅度都是一倍左右。2.在确立硅纳米晶电致发光器件的结构之后,重点探索nc-Si:SiO2薄膜。在合适的真空条件下,引进SiO/Si多层结构代替原先的单层SiOx薄膜,由于Si原子和O原子的互相扩散,形成了更多的硅纳米晶,并减少了SiO2中氧缺陷的数量。CO2激光预退火的引入,与SiO/Si多层结构互相作用,最终使nc-Si:SiO2薄膜的PL和EL强度分别提高了3倍和2倍以上。纳晶硅的PL和EL发光机制的不同,导致二者强度和峰位变化不完全一致,但是PL和EL强度的整体变化趋势都是随着激光密度和功率的提高先增后减,说明二者对额外成核点的依赖是一致的。