由于在未来纳电子和光电子器件以及在硅基单片光电集成中重要的应用前景,过去几十年来纳米硅的光电性质受到广泛的关注和研究。本论文主要研究了基于纳米硅/二氧化硅多层膜的发光器件的制备和光电性质。我们利用PECVD系统生长了本征和磷掺杂硅/二氧化硅多层膜,在不同温度下热退火获得了纳米硅/二氧化硅结构,通过热蒸发和电子束蒸发分别淀积了铝电极和ITO出光电极,实现了纳米硅/二氧化硅发光器件的制备。利用Raman和TEM对多层膜的结构和晶化特性进行了表征,对器件在可见和红外波段的光致发光和电致发光性质做了研究,并对发光来源做了分析。另外,对于磷掺杂的硅/二氧化硅多层膜,利用XPS和ESR对掺杂及在不同退火温度下退火后材料的键合组态及缺陷态的变化进行了分析,探讨了杂质在纳米硅/二氧化硅多层结构中的行为及其对发光性质的影响。本论文的主要研究结果如下：(1)我们制备出了含有高密度尺寸可控的纳米硅量子点的本征硅/二氧化硅多层膜的硅发光原型器件,观测到了来自纳米硅的780nm和纳米硅/二氧化硅界面态的890nm处的光致发光,在直流偏置下,在得到780nm处发光的同时还探测到了红外波段1150nm处的发光。通过对器件电流-电压特性的研究,我们发现电压小于3V时,载流子的输运主要通过直接隧穿,而当电压大于7.2V时,主要是通过Fowler-Nordheim隧穿过程进行。对发光功率-电流性质的研究发现,电流主要由缺陷态复合和电子空穴对复合这两部分组成,因此,我们提出纳米硅的电致发光是由电子和空穴在纳米硅中的通过纳米硅/二氧化硅界面态的复合的共同贡献。(2)在正弦交流偏置下,我们观测到了位于900nm左右的发光,该发光峰位和强度都依赖频率。据此我们得到了载流子进入纳米硅的时间约为140μs,在纳米硅中的辐射复合寿命约为25μs,硅/二氧化硅MOS结构电容的充放电时间约为4μs。对不同频率下的Z参数的分析我们发现,在低频和高频下以缺陷复合相关的电流为主,而在中等频率下,辐射复合相关的电流构成了主要电流。而在方波偏压下,器件的电致发光性质与直流下类似,但发光强度依赖于方波频率和占空比。最后,我们发现交流电比直流电偏置下器件具有更好的稳定性。(3)我们还制备了磷掺杂纳米硅/二氧化硅多层膜,获得了面密度为4.2×1012cm-2的纳米硅,利用XPS我们“观测”到了硅/二氧化硅界面的相分离过程,证实了退火后磷被掺入纳米硅中,并根据磷在硅/二氧化硅中的扩散系数和分凝系数给予了解释。通过ESR实验,我们发现磷会被掺在纳米硅表面钝化悬挂键,并在界面处引入了另一种Pb/E缺陷；另外在磷掺杂浓度较低的样品中,我们还看到了导带电子共振(CE)信号。在较高浓度磷掺杂之后,Pb/E’缺陷浓度增加,CE信号减弱。