采用对靶磁控溅射法在单晶硅衬底上沉积镶嵌有纳米硅的氮化硅薄膜, 然后在形成气体FG(10%H2, 90%N2)气氛中进行450 ℃常规热退火50 min。 通过荧光光谱仪测得的稳态/瞬态光致发光(PL)谱研究了镶嵌有纳米硅的氮化硅（SiNx）薄膜样品光致发光特性。 结果表明, 样品的发光过程可以归因于纳米硅的量子限制效应发光和与缺陷相关的发光。 随着激发光能量的增加, PL谱峰位发生蓝移, 表明较小粒度的纳米硅发光比例增加; 温度的降低会抑制非辐射复合过程, 提高辐射复合几率, 因此发光寿命延长, 发光强度呈指数增加; 随着探测波长的减小, 样品的发光寿命则明显缩短, 表明纳米硅的量子限制效应发光对温度有很强的依赖性。

采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)制备了富硅氧化硅薄膜,利用XRD衍射仪,傅里叶变换红外透射光谱仪以及紫外-可见光分光光度计分析了氧掺入对薄膜微观结构以及能带特性的影响.结果表明,随着氧掺入比(CO2/SiH4)的增加,薄膜晶粒尺寸减小,晶化度降低,纳米硅(nc-Si)表面的张应力先增加后减小.红外吸收谱分析表明,氧掺入比增加导致薄膜内氧含量增高,富氧Si—O键合密度增加,富硅Si—O键合密度降低.同时,薄膜结构因子减小,有序度增大,薄膜微观结构得到改善.当氧掺入比大于0.08时,薄膜结构因子增大,有序度降低.此外,氧掺入增加导致薄膜带隙不断增加,带尾宽度呈现先减小后增大的趋势.因此,通过氧掺入可以调节纳米硅薄膜微观结构及能带特性,氧掺入比为0.08时,薄膜具有高晶化度和较宽的带隙,微观结构得到有效改善,可用作薄膜太阳能电池的本征层.

由于光学薄膜的透射光谱和反射光谱受表面粗糙程度的影响很大，因此在确定表面粗糙薄膜的厚度及光学常量时，如果不考虑这种影响必然会引起较大的误差。利用标量波散射理论，引入表面均方根粗糙系数，对粗糙薄膜表面的光散射进行了细致分析，得出了光散射影响下薄膜系统透射系数的表达式。在此基础上计算的薄膜厚度以及透射光谱与制备的氢化非晶硅薄膜的相应测量结果基本一致，由此确定的光学常量也更接近实际量值。该方法的运算过程不基于最小值优化算法，无需复杂软件辅助，是准确确定表面粗糙薄膜的厚度以及光学常量的一种有效方法。

综合考虑纳米硅结构薄膜的特殊性质，如量子限制效应、光学带隙和光跃迁振子强度对纳米硅粒径的依赖特性以及光学带隙和光辐射的温度依赖特性等，给出了一个解析表达式来分析具有一定粒径分布的纳米硅结构薄膜的光致发光（PL）强度分布，其中选取了两种纳米硅的粒径分布，即高斯分布和对数正态分布。结果表明，随着平均粒径和粒径分布偏差的减小，纳米硅薄膜的PL谱峰蓝移。随着环境温度的升高，纳米硅结构薄膜的PL谱峰红移且相对发光强度减弱。纳米硅结构薄膜光辐射拟合的结果与实验数据的比较分析表明，该模型能够很好地解释纳米硅结构薄膜在不同温度下的PL特性。

采用对靶磁控反应溅射技术，以氢气作为反应气体在不同的氢稀释比条件下制备了氢化非晶硅薄膜.利用台阶仪、傅里叶红外透射光谱、Raman谱和紫外-可见光透射谱测量研究了不同氢稀释比对氢化非晶硅薄膜生长速率和结构特性的影响.分析结果发现，利用对靶磁控溅射技术能够实现低温快速沉积高质量氢化非晶硅薄膜的制备.随着氢稀释比不断增加，薄膜沉积速率呈现先减小后增大的趋势.傅里叶红外透射光谱表明，氢化非晶硅薄膜中氢含量先增大后变小.而Raman谱和紫外-可见光透射谱分析发现，氢稀释比的增加使氢化非晶硅薄膜有序度和光学带隙均先增大后减小.可见，此技术通过改变氢稀释比R能够实现氢化非晶硅薄膜结构的有效控制.

采用紫外可见透射光谱仪测量了对靶磁控溅射沉积法制备的氢化非晶硅（aSi:H）薄膜的透射光谱和反射光谱.利用T/(1R)方法来确定薄膜的吸收系数，进而得到薄膜的消光系数；通过拟合薄膜透射光谱干涉极大值和极小值的包络线来确定薄膜折射率和厚度的初始值，并利用干涉极值公式进一步优化薄膜的厚度值和折射率；利用柯西公式对得到的薄膜折射率进行拟合，给出了aSi:H薄膜的色散关系曲线.为了验证该方法确定的薄膜厚度和光学常量的可靠性，将理论计算得到的透射光谱与实验数据进行了比较，结果显示两条曲线基本重合，可见这是确定aSi:H薄膜厚度及光学常量的一种有效方法.

综合考虑纳米硅结构薄膜的特殊性质，如量子限制效应、光学带隙和光跃迁振子强度对纳米硅粒径尺寸的依赖特性以及光吸收的温度依赖特性等，引入了一个解析表达式来分析具有一定粒径尺寸分布的纳米硅结构薄膜光吸收。结果表明，随着温度的增加，纳米硅结构的带隙减小，吸收光谱曲线整体向上平移，这种温度依赖关系与体硅基本相同。纳米硅结构薄膜光吸收拟合结果与实验数据的比较分析表明，该光吸收模型能够很好地解释纳米硅薄膜在吸收边范围内的光吸收。

假定微腔半导体激光器输入调制信号为实际语音信号,伴随语音信号的噪音为加性白噪音,在小信号近似下,得到了电流调制和自发发射寿命调制下激光器的传递函数;在大信噪比的前提下,对激光器进行了频域分析,得到了不同参量下的信噪比增益.数值模拟结果表明,在偏置电流的变化范围内,存在极低信噪比增益区,大自发发射因子、小自发发射寿命有利于使该区变窄;语音信号的通带范围和功率谱密度分布特征参量的适当选取,可以使激光器的抗噪音性能在偏置电流的某段范围内得以提高.