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ZnO是一种Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料,属于六方纤锌矿结构,（002）晶面的表面自由能最低,因而ZnO通常具有（002）取向性生长。ZnO在光电、压电、热电、铁电等诸多领域都具有优异的性能,在低维纳米领域也表现优异,拥有各式各样的纳米结构。 作为一种直接带隙宽禁带半导体材料,ZnO最具潜力的应用是在光电器件领域。ZnO的禁带宽度为3.37eV,激子结合能为60meV,远高于其它宽禁带半导体材料,如GaN为25meV,ZnO激子在室温下也是稳定的,可以实现室温或更高温度下高效的激子受激发光,所以,ZnO在短波长光电器件领域有着极大的应用潜力,如紫蓝光发光二极管（LEDs）和激光器（LDs）等,可作为白光的起始材料。在低维材料中,由于量子约束效应,ZnO会具有更加优异的光电特性,特别是ZnO量子点,它是一种三维限制体系,量子约束效应十分显著,由于这些特性,ZnO基纳米光电器件备受关注。 ZnO要实现在光电领域的广泛应用,首先必须获得性能良好的n型和p型ZnO材料,并实现透明的ZnO同质p-n结。高质量的n型ZnO很容易实现,但是ZnO的p型掺杂由于其固有的极性却非常困难,这是目前制约ZnO实际应用的瓶颈,也是ZnO研究中面临的主要挑战。这一课题也正是本文研究的重点和核心,本文的研究便是以ZnO的p型掺杂为中心而展开的。 本文利用直流反应磁控溅射和固体源化学气相沉积两种生长技术对ZnO半导体光电材料进行研究。利用直流反应磁控溅射获得了本征、n型和p型ZnO晶体薄膜这一完整的体系,实现了ZnO同质p-n结;固体源化学气相沉积是作者在实验过程中发展起来的一种技术,最初也是用于ZnO的p型掺杂,但该技术最为主要的成果还是发现了一些新的现象,如ZnO新型的晶体学生长取向、ZnO量子点结构等。本文对这些ZnO材料的结构、形貌、光学、电学及其成分等诸多方面的性能进行了测试分析,予以详细而深入的研究与探讨。 1.直流反应磁控溅射生长ZnO晶体薄膜 利用直流反应磁控溅射（DCRMS）技术获得了本征ZnO（i-ZnO）薄膜、Al掺杂n型ZnO（n-ZnO:Al）薄膜(ρ=～10-4Ωcm)、N掺杂p型ZnO（p-ZnO:N）薄膜（ρ=～101Ωcm）和N-Al共掺p型ZnO（p-ZnO:（N,Al））薄膜（ρ=100Ωcm）,形成了ZnO p-i-n完整的晶体薄膜体系。特别是对于p型ZnO晶体薄膜进行了详细深入的研究,获得很好的结果,如p-ZnO:（N,Al）薄膜,其电阻率可以低至2.64Ωcm,且具有较好的稳定性。