近年来,基于对电子自旋态的产生、输运、控制等的研究,由此而导致了一门新的学科——自旋电子学的诞生。由于自旋电子器件能同时利用电子的电荷属性和自旋属性,它有可能成为电子科学与技术的新革命。稀磁半导体作为自旋电子学的重要基础,目前引起了科学界广泛的关注。本文利用溶胶-凝胶法分别制备了锰掺杂和镍掺杂ZnO纳米晶稀磁半导体,并分别用透射电子显微镜、X-射线衍射仪、拉曼光谱仪、超导量子干涉磁强计和阴极射线发光谱仪分别对样品进行了形貌、结构、磁、光性能表征。研究表明:纳米晶颗粒尺寸在25纳米左右;在较低的掺杂浓度下,样品保持很好的ZnO纤锌矿结构,由于溶胶-凝胶法是一种稳态的晶体生长方法,因而锰和镍的有效掺杂浓度较低;拉曼光谱分析表明,在较低的掺杂浓度下掺杂离子在纤锌矿结构ZnO中引入了明显的晶格缺陷,使得Raman散射峰发生峰移、不对称展宽、出现新增Raman散射峰等一系列变化,随着掺杂浓度逐渐增加,ZnO纤锌矿结构逐渐被破坏;对于2%锰掺杂样品,在350K条件下测得了明显的磁滞回线,表明样品具备较好的室温铁磁性;对于镍掺杂样品,也测得了样品的室温铁磁性,铁磁相变温度在300K以上。本文对纳米晶样品铁磁性进行了详细的讨论,证明室温铁磁性来源于掺杂ZnO本体。研究表明样品铁磁性跟载流子浓度密切相关,即铁磁性能被载流子浓度调制,这将使得用电场调制稀磁半导体从而实现高速、非挥发器件变得可能,具有重大的应用价值。论文第五章利用雾化气相沉积法制备了锰掺杂ZnO薄膜,对其形貌、结构以及磁性质和发光性质等进行了详细的分析研究。在掺杂浓度较低的薄膜中观测到强的绿光发射,而且绿光的发射强度随掺杂浓度的增加而增大,这是一种新的实验现象,本文对此给出了解释。