纳米材料因其优异的光学、电学、化学和力学性能成为当今纳米科学技术领域的研究热点,纳米材料科学的研究涉及纳米材料的结构、性能、应用以及纳米材料的制备工艺和检测手段等。纳米材料研究在发展过程中逐渐与各种学科交叉融合,并形成了一些发展潜力巨大的交叉学科,例如纳米电子学、纳米化学、纳米生物学、纳米分子与器件学等,都涉及纳米材料的研究。ZnO作为一种应用广泛的直接宽带隙(3.36eV,300K)半导体,其优异的光电性能使其成为近十年来各国研究的热点。与其它宽禁带半导体材料相比,ZnO具有众多优点,ZnO研究的突破,极有希望解决半导体照明、紫外半导体激光器等多种技术的瓶颈。ZnO是一种II-VI族直接宽带隙化合物半导体,传统上ZnO是一种具有很大压电系数的压电材料,但自上世纪九十年代末以来,ZnO作为光电材料的研究迅速兴起,同时ZnO纳米材料的研究也是蓬勃发展。ZnO的激子结合能高达60meV,制作的发光器件可以在室温下获得更高的光增益和发光效率,这使得ZnO在大幅度提高光存储密度和半导体照明方面具有巨大的潜在应用价值。常温常压下ZnO的稳定相为六方纤锌矿结构,其晶格常数a=0.3249nm,c=0.5206nm,其结构和晶格尺寸和另一种重要的第三代化合物半导体GaN非常接近,因此二者可以互为缓冲层或衬底,这更拓展了ZnO的应用范围。本论文的研究主要包括两方面内容,首先我们利用磁控溅射技术和热退火技术在Si衬底上制备了ZnO、Au薄膜与Au纳米点阵,在此基础上利用热蒸发Zn源直接氧化法在各种衬底上制备了多种ZnO纳米结构,并以多种电子显微技术为主,结合X射线衍射等手段,对了纳米结构的形貌、显微结构、成分进行了测试分析与表征。结合ZnO纳米结构的生长过程与相关测试技术,我们还对ZnO纳米结构的生长机理进行了探讨。主要内容如下:(1)利用磁控溅射技术与热退火技术在Si(111)衬底上制备了ZnO、Au薄膜与Au纳米点阵。实验过程中我们研究了退火温度、退火时间对ZnO、Au薄膜形貌的影响,并制备了排列均匀,尺寸也比较均匀的Au纳米点阵。此ZnO、Au薄膜与Au纳米点阵对后期的ZnO纳米结构生长起到了比较重要的作用。(2)在制备ZnO、Au纳米薄膜的基础上,我们利用热蒸发Zn源直接氧化法在各种衬底上生长了多种ZnO纳米结构。我们在抛光Si(111)衬底、未抛光Si衬底、Si基ZnO多晶薄膜、Si基Au薄膜、Au纳米点阵、石英衬底上进行了热蒸发Zn源的ZnO纳米结构生长实验,分别制备出了ZnO纳米棒、纳米线、纳米花、纳米片、纳米四角锥等多种纳米结构。(3)对制备的纳米结构样品我们进行了以电子显微技术为主的测试与表征,主要包括扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、(选区)电子衍射(SAED)等。(4)通过对纳米结构生长过程和测试结果的分析,我们探讨了各种ZnO纳米结构的生长机理。研究了生长气氛、温度、时间、载气流速以及衬底对ZnO纳米结构生长的不同的影响机理。我们研究了对ZnO纳米结构生长产生影响的各种因素。