硅基光电子集成的关键是硅基发光材料和硅基光源器件。近十几年来，掺饵硅被认为是获得硅基高效发光的最有希望的途径之一。Er3+离子从第一激发态 跃迁到基态时发射能量为0.8ev的光子，相应的波长为1.54um。这是一个十分重要的通讯波长，此波长对于光纤通讯用石英光纤具有最小的光吸收，在光通讯技术的发展中起了巨大的作用。同时半导体材料具有大的非线性系数也是器件必须具备的非常重要的优良性能之一。非线性光学材料在光开关、光存储、光处理等实际应用中具有广阔的前景。　　 本文主要研究了射频（RF）磁控反应溅射法制备的SiOx:Er薄膜材料和掺饵富硅SiNx薄膜材料的结构、光致发光特性，利用射频磁控反应溅射法沉积的nc-Si/SiNx多量子阱薄膜材料的结构及其非线性光学特性和应用研究。　　 研究了不同退火温度和时间下样品的红外PL谱，得到Er2O3/Si比为1:1时，1100℃下20min退火为样品的最佳退火条件；测量了不同Er2O3/Si比例的样品1000℃下的红外PL谱，发现Er2O3/Si为1:3时，样品的PL强度最强。对其发光机理进行了探讨，认为SiOx:Er薄膜中PL的光激发过程主要发生在纳米硅中，通过纳米晶硅传递给Er3+离子能量，Er3+离子获得能量后发出波长在1.53μm附近的发光。对掺饵富硅SiNx薄膜材料进行可见和红外光致发光测试。认为可见PL谱产生是由nc-Si发光和Er3+离子发光及表面态共同作用的结果。对样品红外PL谱产生的机理进行探讨，认为红外PL谱激发是通过SiNx网络吸收能量，能量从SiNx网络传递到Er3+离子的能量转移过程，而nc-Si和Er3+离子之间的能量转移是模糊的，需要更多的试验来证明这些机理。　　 对非线性研究，我们设计、制备、和测试了RF磁控反应溅射沉积的nc-Si/SiNx多量子阱薄膜。此薄膜由a-Si层和a-SiNx层交替而成。Z扫描测试表明，样品的非线性折射率为负值，非线性吸收属于双光子吸收。由实验数据计算得材料三阶非线性极化率为7.50×10-8esu，该值比体硅材料的三阶非线性极化率值大4个数量级。对材料光学非线性产生的机理进行了探讨，认为材料的非线性极化率的增加来源于材料量子限制效应增强。