硅量子点是当前纳米半导体材料研究中的热点。它具有优异的光电性能、无毒性和与现有体硅技术较好的兼容性,能够广泛应用于光电子学、太阳能光伏、电子器件、能量存储和生物成像等领域。与体硅材料类似,硅量子点也需要通过掺杂等手段来提高其应用性能。目前,在理论和实验上研究人员对各种掺杂元素在硅量子点中的掺杂行为展开研究。在实验上,人们可以对固相法合成的镶嵌在二氧化硅介质中的硅量子点和气相法合成的氢钝化的硅量子点进行掺杂,然而与前者对应的相关理论研究尚处于起步阶段,许多实验结果尚无对应的机理解释。此外,虽然许多研究小组对本征硅量子点的尺寸效应已进行了深入的探索,而对掺杂的硅量子点,尺寸效应对其性能的影响尚无系统的研究。本论文基于密度泛函理论和冷等离子体法对硼、磷原子在硅量子点中的掺杂行为进行研究。研究了硼、磷及硼-磷共掺杂对镶嵌在二氧化硅中的硅量子点的电子结构和光学性质的影响；结构优化对磷掺杂的硅量子点性能的影响；尺寸效应对超级硼掺杂的硅量子点的结构和光学性质的影响。取得如下创新结果：(1) 构建了创新型模型研究镶嵌在二氧化硅中的硅量子点的掺杂,计算了磷掺杂对其电学和光学性能的影响。对于具有完整氧化界面的硅量子点,磷原子容易进入硅/二氧化硅次界面处,在硅量子点中引入缺陷发光中心,其发光峰较带边发光发生红移；对于界面存在悬挂键的硅量子点,磷原子首先钝化界面处的悬挂键,使缺陷发光消失,同时增强带边发光。(2) 研究了硼原子在镶嵌在二氧化硅中的硅量子点中的分布及其电学性能。对于具有完整氧化界面的硅量子点,硼原子容易进入次界面或表面氧化层中,但基本不影响硅量子点的激发能；对于界面存在悬挂键的硅量子点,硼原子容易进入硅/二氧化硅层中,同时产生较大晶格畸变,容易导致硅量子点的发光淬灭。(3) 考察了镶嵌在二氧化硅中的硅量子点的硼-磷共掺杂。硼、磷原子容易以硼-磷对的形式存在于硅量子点中。而当硼、磷原子分开时会各自在禁带中引入靠近价带和导带的深能级,其能级深度和两者的相对位置有关。不同深度的杂质能级能够导致不同波长的光致发光峰。(4) 采用密度泛函理论研究了结构优化对掺磷的硅量子点的性能的影响。磷掺杂会显著影响结构优化后硅量子点的晶体结构,进而改变其能级结构、电子结合能和光学吸收谱。结构优化前后硅量子点性能的差异随掺磷浓度的增大而更为显著。(5) 首次研究了尺寸效应对超级掺杂硅量子点的局域表面等离子激元(LSPR)性能的影响。硅量子点的LSPR能量随着掺硼浓度的增大而蓝移；在一定的掺硼浓度下,硅量子点的LSPR能量随量子点尺寸的减小而蓝移。而当硅量子点的尺寸非常小时(如2.4 nm),严重的表面载流子散射会导致LSPR的淬灭。