本论文分别采用了反应溅射法和热活性法两种途径制备Si纳米晶,对其光致发光性能、微观组织、相结构和表面价键进行了分析,并对纳米晶的发光机理进行研究。同时,利用反应溅射法制备ZnO纳米晶,对其晶粒生长模型,以及发光性能进行了研究。研究发现,利用SiO₂靶与Al靶反应溅射的方法可以制备晶粒尺寸细小、发光性能良好的Si纳米晶。本实验采用的是高功率溅射,因此落到衬底上的Si、Al、O粒子具有很大的动能,促使Al和SiO₂在常温下就可以进行如下氧化还原反应:4Al + 3SiO₂→3Si + 2Al₂O₃。同时,还使得溅射过程中形成的Si聚集,并结晶、长大。实验结果表明,反应溅射得到了Al₂O₃壳包覆的Si纳米晶,并观察到纯的紫外发射,经分析是源于Si纳米晶的量子限制效应。其中,Al₂O₃壳不仅限制了Si纳米晶的晶粒尺寸,同时还防止纳米晶被氧化,为Si纳米晶提供了理想的钝化层。Al/SiO₂界面是不稳定的,当对其加热到一定温度时,Al与SiO₂将会发生氧化还原反应。本实验利用此特性,分别对Al/SiO₂复合膜、SiO₂/Al/SiO₂三明治薄膜退火,得到了包埋于SiO₂基体中的Si纳米晶。本系统通过控制薄膜中Al原子的空间分布,使Si纳米晶的空间分布得到很好地控制。同时,Al原子量对薄膜中的Si纳米晶的晶粒尺寸也起到了限制作用。当Al含量较少时,薄膜中形成的Si原子也较少,则形成晶粒尺寸细小的Si纳米晶。利用SiO₂靶与Zn靶反应溅射的方法制备包埋于SiO₂基体中的ZnO纳米晶。由于Zn原子的还原性远大于Si离子,溅射时Zn原子将会优先与O离子结合形成了ZnO分子,并最终形成ZnO纳米晶。同时,实验中还观察到强的紫外发射,及可见光发射,它们分别源于ZnO与SiO₂界面态和纵向光学声子的复合。