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作为新型的宽带隙半导体材料，ZnO以其较大的带宽和高的激子束缚能自然成为人们研究的热点材料。然而，目前ZnO材料的制备还满足不了器件的要求，尤其是p型掺杂问题还没有得到很好的解决，而且所制备的ZnO基发光器件都存在发光效率低、稳定性和可靠性较差等问题。本论文基于MOCVD技术，重点围绕高质量ZnO薄膜的可控制备及其关键物理特性和高性能异质结器件的结构设计两方面展开了细致的研究，目的是制备出高效率的ZnO基发光二极管和激光器件。具体研究内容如下：采用光辅助MOCVD技术，通过优化多个生长参量（光辐照强度、生长温度和反应压强）成功制备出高质量的ZnO单晶薄膜和多维度ZnO纳米结构，并对其外延生长机理进行深入理解，为后续其在发光器件中的应用奠定基础。基于已获得的高质量ZnO材料，成功制备出高效率的n-ZnO/p-GaN基发光器件，通过对所制备器件的特性分析来解决其发光机制不明确、器件外量子效率低和工作稳定性差等难题。利用GaAs夹层掺杂技术开展p型ZnO材料的制备研究，并通过制备p-ZnO/n-SiC和p-ZnO/n-GaN/n-SiC两种异质结器件证实了ZnO:As薄膜的p型导电特性。所制备的器件均表现出良好的发光性能和工作稳定性。以ZnO/Si异质结构为基础开展了双异质结构发光器件的制备，通过在器件中引入具有圆形窗口的SiO2电流限制层，有效地降低了随机激光器件的阈值电流。我们重点研究了随机激光器的阈值特性、谐振模式和不对称双异质结构中的载流子注入和限制轮廓。以高质量的ZnO纳米结构为基础构筑了基于ZnO/MgO核壳异质结构的金属-绝缘层-半导体（MIS）结型激光器件，成功实现了来自于ZnO的低阈值激光，对所制备激光器的低阈值特性、谐振模式和温度敏感特性进行了细致的研究。特别是利用二维ZnO纳米墙网络结构制备出一种具有中空微腔准回音壁谐振模式的新型激光器件，该器件具有超低的激射阈值（2.1mA，对应的阈值电流密度为0.27A/cm2），其激光发射行为可持续到高温430K。