随微电子工业的迅猛发展,集成电路中晶体管集成度的不断提高,传统金属互连导致功耗增加、器件发热,传输延迟、信号层间串扰等一系列问题已经成为制微电子工业发展的瓶颈。用光子取代传统的电子作为信息载体的光互连被认为是一种有效的解决途径,而发展与当前集成电路制造工艺相兼容的高效硅基光源则是实现这一途径的关键。由于铒离子的红外发光正好对应光纤通讯的最小损耗窗口,且基于铒发光器件的制备工艺与标准CMOS工艺相兼容,使得掺铒硅基材料成为硅基光源的理想候选材料,引起了广泛的研究。本论文利用电子束蒸发法制备了不同铒掺杂浓度的富硅氧化硅薄膜(SROEr),然后通过合适的热处理条件引入了稳定的发光中心,实现高效敏化铒离子发光,同时研究了铒离子发光的温度特性。进而,通过对比不同的热处理方式,优化了高浓度掺铒条件下薄膜的发光,并且得到了硅酸铒析出所需的条件。最后,研究了不同晶体结构硅酸铒的光学性能以及实现了硅酸铒的敏化发光。取得如下主要成果：(1)通过电子束蒸发法制备了低富硅量且含有大量发光中心的SROEr薄膜,随着热处理温度从500℃到900℃,发光中心不断演变,且均可以观察到铒离子的敏化发光,并在900℃热处理样品获得了最强的铒离子的发光。(2)通过比较铒离子的激发速率与掺杂浓度,半定量地证实了低温(<1100℃)热处理的掺铒富硅氧化硅薄膜中,具有原子尺度的发光中,心相对于纳米硅对于铒离子具有更高效的敏化作用。对900℃热处理样品进行了变温PL研究,证实了铒离子发光具有良好的温度稳定性,并且发光中心敏化铒离子是一个声子辅助的能量传递过程。(3)在1021cm-3量级的铒掺杂浓度下,提高快速热处理温度可以提高光学活性铒离子的浓度。快速热处理相对于常规热处理可以在薄膜中保留更多的发光中心,有助于高浓度掺铒富硅氧化硅薄膜中铒离子的发光。而常规热处理2小时则导致掺铒浓度为2.0×1021cm-3的薄膜中析出晶态的硅酸铒(Er2Si207),并且纳米硅析出在其中起到诱导作用。(4)通过电子束蒸发法制备了层状硅酸铒Er2Si2O7,在1100℃和1150℃热处理温度下分别为y相和α相。通过分析两种晶相硅酸铒的光学性质,发现y-Er2Si207光学性质要优于((?)-Er2Si2O7。(5)相比于不含有Si薄层的硅酸铒样品,薄膜制备过程中引入Si薄层显著增强了硅酸铒中Er3+的发光,这表明Si薄层的引入对硅酸铒的发光起到了明显的敏化作用。但薄膜中铒浓度降低抑制了硅酸铒结晶层的形成,且导致了薄膜中形成α-Er2Si2O7,不利于硅酸铒的敏化发光。