氧化锌(ZnO)纳米材料不仅与与块体氧化锌一样具有直接带隙的宽禁带和高的室温激子束缚能，而且由于纳米尺度的限域效应增强了光和物质相互作用，在光电子领域存在诱人的应用前景。然而，大部分的器件应用都需要对纳米棒的尺寸、排列取向、生长位置等进行精确控制。本论文围绕可控制备大面积高度有序ZnO纳米棒阵列展开研究工作，继而研究其物理特性，并构建ZnO纳米棒为基的阻变存储器件。　　 第一，发展了一种低成本的方法用于制备各种直径的大面积高度有序尺寸均一的ZnO纳米棒阵列。在金膜与基底之间自组装了一层硫醇分子以增加两层之间的粘附力，并在聚苯乙烯(Ps)微球自组装单层膜的辅助下，通过湿法刻蚀法在蓝宝石衬底上得到了高质量的金颗粒六方周期图案，结合化学气相沉积技术(CVD)制备出了直径在80-400 nm可调、大面积、高度有序的ZnO纳米棒阵列。　　 第二，进一步改进了图案化催化剂颗粒的制作工艺，通过分步式氧等离子刻蚀和快速氧化PS微球，利用直径为600 nm的PS微球即可得到30 nm的金颗粒，进一步实现了ZnO纳米棒直径在更大范围内的调控。　　 第三，研究了CVD生长模式对ZnO纳米棒形貌和尺寸的影响，揭示了VLS和VS混合的生长行为。采用多次生长的模式，得到了变径的氧化锌纳米棒。发展了两种简单易行的方法，分别通过调控反应物浓度和纳米棒头部形貌制备出了超细(约10 nm)纳米棒阵列。　　 第四，研究了ZnO纳米棒的物理特性。实验表明单根ZnO纳米棒具有优良的弯曲弹性、低的本征载流子浓度和优良的光波导特性，且观察到了Fabry-Pérot腔和WG腔两种模式。系统研究了ZnO纳米棒阵列与直径相关的紫外发光行为，发现室温下的紫外发光峰随着直径的减小逐渐蓝移，分析了低温及变温PL光谱的测量结果解释了这种蓝移产生的原因很可能是由于随着直径的减小ZnO纳米棒中激子与声子相互作用减弱且表面态发光峰增强导致的。　　 第五，提出对ZnO纳米棒表面进行钝化，有效地将载流子限制在纳米棒内。选择更宽禁带的材料以原子层沉积包覆在纳米棒表面作为表面钝化层。对于高缺陷浓度的样品，HfO2包覆增强了ZnO带边和缺陷的发光；对于高发光质量的样品，包覆降低了缺陷峰的比例，且促进了样品的电学特性。而Al2O3的包覆既增强了带边发光的强度又降低了缺陷峰的比例。　　 第六，成功制备出了基于单晶znO纳米线的非易失性阻变存储器，该器件具有开启电压小、保持时间长和开关比大等优良的存储特性。探索了阻变机制，基于元素扫描和电学特性的结果表明低阻态器件的导电细丝形成在纳米线表面，由一系列金属岛组成。