中文摘要：

发展光电子集成是人们长期的梦想。1990年多孔硅室温可见光的发现展示了采用半导体纳米材料实现硅基光电子集成的可能性，此后，随着深入的研究，发现多孔硅还存在着一些缺点，譬如，它的结构和发光特性不稳定，不易获得蓝光发射等，因此克服多孔硅的缺点，从多孔硅及稳定的硅纳米结构中寻求稳定的蓝光发射是当今半导体材料物理领域中的一个研究热点，由于材料的复杂性，蓝光机理也已成为半导体物理研究中的一个难点。本项目在总结大量多孔硅和硅纳米结构中蓝光发射特性的基础上，通过对多孔硅及其它硅纳米晶粒适当的表面氧化及各种富勒稀修饰，借助于电子束、离子束或中子束辐照改性，使硅晶粒表面引入具有蓝光发射的表面态或缺陷中心，采用多种微结构和光学特性研究手段，以多孔硅的发光机理为基础，从理论上探索载流子的激发和复合过程，揭示蓝光发射的本质机制，并寻求在光电子器件中的应用。

结论摘要：

本课题完成了原计划对硅纳米结构中篮光发射特性与机制的研究，并把研究内容延伸到对非晶硅、碳化硅纳米结构的蓝光发射特性的研究上。三年来，得到了如下主要成果1）揭示了C60 偶联硅纳米颗粒存在从红光到蓝光发射的转换，电子束和臭氧辐照实验证明了蓝光发射源于硅颗粒表面"自捕获激子"的辐射复合；2）采用电化学腐蚀加超声振动的方法，制备了在整个蓝光波段具有量子限制效应发光性质的硅纳米颗粒悬浮液，研究揭示了溶剂对小硅纳米颗粒表面具有良好的钝化效果；3）用类似的方法，制备了立方碳化硅纳米颗粒悬浮液，并首次获得了起源于立方碳化硅纳米颗粒量子限制效应的蓝光发射；4）制备了尺寸小于2nm的非晶硅纳米颗粒，发光特性的研究表明小尺寸的非晶硅颗粒具有和纳米晶硅类似的电子态特征，其表面键合结构对发光特性也有重要影响；5）制备了竹节状的非晶硅氧化物纳米线，直径小于2nm的硅纳米晶粒嵌于竹节处，谱学研究表面，强的蓝光发射起源于竹节处硅纳米晶粒的量子限制效应。本项目共发表学术论文26篇，其中PRL上1篇，APL上6篇，Nanotech.上4篇，论文被他引42篇次。申请国家发明专利一项。