作为一种金属氧化物半导体材料,ZnO(氧化锌)的禁带宽度为3.37 eV,激子结合能为60 meV,远高于其他宽禁带半导体材料,在光电器件领域中具有广泛的应用前景,可应用于发光材料、光催化剂、太阳能电池以及光电探测器等。目前,研究人员采用不同的合成方法制备ZnO薄膜,并对ZnO薄膜掺杂不同元素,实现对ZnO薄膜光电性能的调控。本文通过简单的水热合成方法制备ZnO纳米棒阵列膜,并以醋酸镍为Ni源,对ZnO纳米棒阵列膜进行表面修饰,经过退火处理获得Ni掺杂的ZnO纳米棒阵列膜。采用SEM、XRD、PL以及XPS等测试方法对Ni掺杂的ZnO纳米棒阵列膜进行结构表征,通过自制的光电性能平台进行光电性能的测试,并对Ni掺杂的机理进行了探讨。本研究主要分为两部分,第一部分是通过水热方法合成纯ZnO纳米棒阵列膜,然后在不同醋酸镍浓度溶液中,采用浸渍提拉法,制备不同浓度Ni掺杂的ZnO纳米棒阵列膜,通过自制的光电性能平台进行光电性能的测试。研究结果表明,Ni掺杂并不影响ZnO纳米棒阵列膜的晶体结构,但改变了晶格常数的大小,进而使得(002)衍射峰发生了偏移。掺杂Ni增强了ZnO纳米棒阵列膜的光电响应度,最高光电响应度可以达到3112.1,是纯ZnO纳米棒阵列膜的光响应度的38倍。第二部分是在第一部分的基础上改变不同工艺和测试参数,如退火温度、Ni掺杂浓度以及激发光的波长,系统地探索了Ni掺杂增强ZnO纳米棒阵列膜光电响应度的内在机理。通过研究退火温度、Ni掺杂浓度以及不同波长的激发光源对Ni掺杂ZnO纳米棒阵列膜光电响应度的影响,采用XRD和XPS等测试方法对Ni掺杂的ZnO纳米棒阵列膜进行结构表征。研究表明,在不同光源激发下,Ni掺杂ZnO纳米棒阵列膜的光电导和暗电导随着Ni掺杂浓度的增加而降低,而光电响应度随着Ni掺杂浓度的增加而增强;退火温度升高,样品的光电导增大;纯ZnO纳米棒阵列膜的暗电导普遍要高于同温度下Ni掺杂ZnO纳米棒阵列膜的暗电导,这表明Ni的掺杂可以降低ZnO纳米棒阵列膜的暗电导。