硅基光源作为硅光子学的核心部件，近年来越来越成为研究热点。在众多硅基光源中，硅PN结电致发光和硅基键合激光近年来国际上都有重大突破，部分成果目前已经接近能实用化的程度。本论文主要围绕这两方面展开工作：在硅PN结电致发光方面，首次在硼扩散硅PN结中观察到属于通讯波长的1.3μm电致发光峰，首次利用阳极氧化铝制备纳米结构硅PN结并观察到5倍左右的增强电致发光；在硅基键合激光方面，首次采用选区金属键合的方法实现了硅基室温单纵模连续波电泵浦激光，并通过理论数值模拟对硅基键合激光器的结构优化提出了建议。具体工作介绍如下：　　 1.利用高浓度硼扩散技术制备了硅PN结，并首次发现其高效率的1.3μm波长电致发光。该电致发光峰在低温(23 K)下有较高的发光效率，其最高量子效率为带边发射峰(1.1μm)的40倍。但随着温度升高，此发光峰逐渐减弱，在室温下消失。通过分析研究，我们发现该1.3μm波长电致发光峰很可能来自于高浓度硼扩散在结附近引入的位错网络。我们还研究了1.1μm和1.3μm两个发光峰的温度行为和电流行为。基于这两个电致发光峰不同的发光机理，我们成功解释了实验中观察到的规律。　　 2.首次利用多孔阳极氧化铝作为模板制备了纳米结构的硅PN结，并且观察到其增强电致发光。多孔阳极氧化铝是通过两步阳极氧化方法在n型硅上制备，其孔密度为1.4×1010/cm2，孔直径为50±10nm。相对于普通硅PN结，纳米结构硅PN结的电致发光增强达到5倍左右。随着电流增大，增强倍数稍有减小。这种增强效应很可能源于阳极氧化铝对部分硅表面钝化和硅表面附近载流子受到空间限制减少了非辐射复合几率以及表面的纳米结构提高了电致发光的出光效率。　　 3.发明了选区金属键合方法，并首次利用这种方法实现了硅基室温单纵模脉冲和连续电泵浦激光。选区金属键合方法是将硅波导结构与III—V族结构键合起来，利用硅挡墙结构将光耦合区域和金属键合区域分开，避免了金属对光形成损耗。在这种激光器中，光能够从InGaAsP多量子阱有源层有效耦合到硅波导中，端面的激光光斑主要从硅波导中输出。激光器工作在1542nm的光通讯波长。室温脉冲电泵浦条件下，激光器的阈值电流密度为2.9 KA/cm2，斜率效率为0.02W/A。连续电泵浦条件下，环境温度为10℃时的最大激光输出功率为0.45mW，并且激光器能够在30℃环境下保持连续波工作。　　 4.利用波束传播方法(BPM)对硅基键合激光器进行了理论数值模拟和优化。重点针对III—V族结构和硅波导间空气间隙厚度、InP键合层厚度、硅波导宽度、硅波导高度、InP脊形宽度、InP脊形高度等结构参数进行了优化。相对目前实验中的激光器结构，更理想的选择是将硅波导宽度从5μm减小到2.7μm，InP脊形宽度从3.0μm增加到3.3μm。基模在硅波导中的光场能量占所有模式能量总和的比例可以从优化前的45％提高到优化后的60％左右。