随着人类社会进入21世纪，社会的发展和科学技术的进步使人类对信息传输、处理的要求越来越高。而用光子作为信息的载体，采用光通信将是下一代通信的解决方案。这也使得发展与硅微加工技术兼容的光电子集成电路技术成为当代科学研究的热点。实现硅基单片光电集成的关键问题之一就是硅基光源的获得。而获得尺寸可控且均匀的硅基纳米材料将对硅基光源的制备有重要意义。　　 本文针对激光限制性晶化制备可控硅基纳米材料的问题，进行了分子动力学模拟，研究其激光晶化过程的物理机制，并用PECVD生长a-SiNx：H/a-Si：H/a-SiNx：H三明治结构与a-SiCx：H/a-Si：H多层膜两个体系的样品，研究其结构性质与发光特性。　　 本文的主要内容与结果如下：　　 1.建立分子动力学模拟体系，设置模拟参数，选取Tersoff势函数来计算原子间力。通过熔化淬火法的模拟得到了非晶态硅与非晶氮化硅结构，并分析其性质。继而模拟非晶氮化硅衬底上超薄非晶硅膜(2.7nm)在激光辐照后的50m内的晶化过程，分析其中的随机成核与生长机制。发现晶化得到的纳米硅晶粒纵向上受到膜厚的限制，并有晶界的形成。　　 2.通过分子动力学模拟研究了膜厚为2.7nm、4.3nm、9.8nm的非晶硅薄膜，在低、中、高激光能量下的激光晶化过程，发现均存在着一个激光辐照能量窗口，只有在合适的激光能量下能得到高的晶化率和高密度的纳米硅，这与实验结果相符。另外，模拟中发现随着薄膜厚度增加，得到的纳米晶粒受到膜厚的限制变小，形状更接近球形，晶粒纵向分布也产生变化，说明在膜厚较薄时才能有效地利用薄膜厚度控制形成的纳米硅尺寸。　　 3.用PECVD沉积生长了a-SiNx：H/a-Si：H/a-SiNx：H三明治结构和a-SiCx：H/a-Si：H多层膜结构的两个系列样品，然后通过KrF准分子激光辐照并进行热退火处理，进行Raman与TEM测量证实了在a-Si：H层中形成高密度且尺寸可控的纳米硅。继而对纳米硅薄膜进行光致发光(PL)与电致发光(EL)测量，对结果进行研究，分析其中不同的发光机制。在两个系列样品的EL谱中均发现，原始a-Si：H层厚度小的样品相比较于厚度大的样品，其EL峰蓝移，分析这与nc-Si晶粒的量子尺寸效应有关。