氧化锌(ZnO)是一种直接宽带隙化合物半导体材料,其室温禁带宽度为3.37eV,激子束缚能为60meV,高于室温热能26meV,也远高于其它半导体材料,如已经在蓝紫光波段发光器件方面得到广泛应用的GaN材料的激子束缚能只有25meV;由于ZnO中的激子能够在室温及以上温度下稳定存在,而且由激子-激子散射诱发的受激辐射的阈值要比电子-空穴等离子体复合的受激辐射阈值低得多,故ZnO是制备室温和更高温度下的半导体激光器(LDs)的理想材料,而GaN基的半导体激光器必须借助于其多量子阱或超晶格结构。在半导体发光器件应用方面,ZnO还有其它优势,如具有体单晶ZnO衬底材料、晶体常数与纯ZnO本身非常接近的MgZnO和ZnCdO三元合金,这些都是将来实现ZnO基发光器件的有利条件。ZnO还有丰富多样的纳米结构,如纳米线、纳米管、纳米带、纳米环等,它们会具有量子限制效应,如电子量子传输和辐射复合增强效应;ZnO的纳米结构在制备纳米光电子器件和纳米电子器件方面有很好的应用价值,另外,ZnO的纳米结构还可以在场发射、医疗、生物传感等领域得到应用。 可是性能良好的p型ZnO材料的制备问题成为了近年来实现ZnO基发光器件突破的瓶颈,这也就成为了ZnO研究工作者的研究焦点和重点,成功制备ZnO同质发光二极管(LED)是回答这个问题最直接的方法。由于ZnO纳米材料具有丰富的结构形态、应用前景和科学研究价值,人们广泛开展了对ZnO纳米结构的研究,其中探索制备新的ZnO纳米结构、实现ZnO结构的重复与可控制备及其应用开发是当前研究的热点。 本文发明了一台MOCVD设备和两种能够实现ZnO p型掺杂的MOCVD生长方法,并在获得性能优良的p型ZnO的基础上,研制了ZnO基LED原型器件,继日本之后,国际上第二个实现了ZnO pn结室温电注入发光;本文还使用MOCVD方法生长了ZnO外延薄膜,研制出首个ZnO单晶纳米管,可控生长出ZnO纳米线,以及得到了新形态的ZnO纳米网络结构材料。现简要介绍如下: (1) 设计并研制了一台生长ZnO专用的MOCVD设备,并获得了此设备的发明专利;使用该设备实现了ZnO的p型掺杂和外延薄膜与纳米结构的生长。 (2) 首先利用MOCVD技术在硅衬底上可控生长了排列整齐的ZnO纳米线阵列,并研究了ZnO纳米线发光特性和场发射性能,说明了直径～10nm的