纳米晶硅薄膜具有独特的结构和许多优异的光电性能，可望应用于新型光电器件、大规模集成电路等领域。本文以物理气相沉积技术为基础，结合退火工艺制备纳米晶硅薄膜，主要对薄膜的微观结构和光学带隙进行了分析和研究。　　 本文首先采用脉冲激光沉积法在300℃沉积得到了纳米晶硅薄膜，验证了物理气相沉积法制备纳米晶硅薄膜的可行性，缺点是薄膜很不均匀。　　 文中主要采用磁控溅射法在石英玻璃衬底上制备了非晶的本征硅薄膜，薄膜厚度均一，结构致密，与衬底结合良好。提高溅射功率和衬底温度，薄膜中键合有所增强，但是表面形貌变化不大。典型沉积工艺条件为：450W，550℃，2.0Pa，此时沉积速率最大，同时薄膜结构较好，且有利于后续的退火处理。　　 在碳管炉中对典型工艺条件下沉积的硅薄膜进行退火处理，温度达到800℃时，薄膜开始结晶化，并随温度升高而增强。900℃下对薄膜退火处理不同时间，得到的薄膜的晶粒尺寸为几到十几个纳米，晶态比在60%-70%之间。纳米晶硅薄膜的晶粒尺寸和晶态比随退火温度升高而增大；随退火时间增加，晶粒尺寸先增大后减小，晶态比先减小后增大，900℃条件下，退火时间约20分钟时达到极值。　　 通过研究薄膜的光学带隙与微观结构的关系发现，薄膜中纳米晶粒尺寸越大，晶态比越小，其光学带隙越大，其中晶粒尺寸的影响占主要地位。退火时薄膜的光学带隙随退火时间增加而先增大后减小，与纳米晶粒尺寸随退火时间的变化趋势一致。本文初步实现了纳米晶硅薄膜的光学带隙的可控制备。900℃退火的薄膜的光学带隙可从1.50eV变化至2.12eV，最大值的退火时间约为20分钟。