本文从理论和实验两个方面围绕ZnO和GZO（Ga掺杂ZnO）薄膜的制备和光学与电学性能进行了系统研究,取得了一系列新的研究结果。将掺杂半导体的费米-狄拉克分布和Burstein Moss效应关联起来,计算出ZnO的导电类型。Van der Pauw结构中的霍尔效应已经应用于我们的理论估计,证实了我们的假设。在所有p型样品中都发现带隙变窄,而n型膜中记录了蓝Burstein Moss位移。原子力显微镜分析表明,对于厚度为315 nm、p型和n型ZnO薄膜具有几乎相同的颗粒类型,平均的晶粒尺寸（6nm10nm）和表面粗糙度值3 nm有微小变化,由此表明,对于调节ZnO的导电类型,晶粒尺寸和表面粗糙度没有起到任何显著的作用。采用X射线衍射、能量色散X射线光谱和X射线光电子能谱对所制备的ZnO薄膜进行了结构、化学和元素分析。在所有样品中都观察到六方纤锌矿结构。氮的引入降低了主晶格的结晶度。已经检测到可见光范围内透过率为97%,光导率为1.4×107-1cm-1。紫外区的高吸收值表明,氮掺杂ZnO薄膜可用于制备下一代高性能紫外探测器。采用X射线衍射、场发射电子显微术、原位能量色散X射线光谱、UV-VIS-IR光谱和光致发光光谱对GZO超薄膜的结构、形貌和光学特性进行了研究。衬底分别为GaN、蓝宝石和Si的GZO薄膜形貌呈现针状、籽状和颗粒状结构,平均晶粒尺寸在520 nm之间。在E-H对圆柱波函数中,粒子的有效质量模型与实验结果相关联。NBE（近带边）发射峰和增强NBE强度的FWHM值（从31 nm到13 nm）的减小都是用小晶粒尺寸实现的。用EM模型从晶粒半径的角度解释了光学带隙的蓝移。改进的光学和结构性质与量子限制效应有关。研究结果表明,晶粒尺寸对于调整GZO薄膜的光学性能起着至关重要的作用。从理论和实验两方面表征了GZO薄膜的光电性能。理论研究使用密度泛函理论和Hubbard U（DFT+Ud+Up）第一原理计算。采用脉冲激光沉积技术在p-GaN、Al2O3和p-Si衬底上制备了GZO薄膜。X射线衍射图显示了具有（002）择优取向的GZO薄膜的单晶生长。通过能量色散X射线能谱研究了其化学组成,未发现其它杂质峰,证实了GZO的无杂质薄膜生长。场发射SEM分别展示针状、籽状和颗粒结构的GZO/GaN、GZO/Al2O3和GZO/Si薄膜形貌。GZO和GaN的均匀生长是由于ZnO和GaN之间的失配度小（0.09%）。使用van der Pauw配置中的霍尔效应测量来检查电性能。在低激光脉冲数照射下（1800）发现具有高载流子浓度的最高迁移率（53 cm2/Vs）。与GZO/Al2O3和GZO/Si相比,检测到GZO/GaN针状结构有5倍光致发光增强。这一点指出形状驱动的光学特性,因为针状结构更利于GZO薄膜的光学增强。理论（3.539 eV）和实验（3.54 eV）的带隙值也被发现是可比的。此外,具有80%透射率的最低电阻率(3.5×10-4Ω.cm)是GZO成功替代ITO的证据。在实验和理论上对GZO、Ag@GZO和Au@GZO纳米结构的表面等离子体-激子耦合光致发光进行了研究。发现在没有插入介质间隔片的情况下Ag@GZO结构近带边光致发光可以得到8倍增强。时域有限差分模拟和室温光致发光的实验结果表明,等离子体-激子耦合和带隙裁剪效应有助于提高近带边的辐射复合率。该研究结果为制造低成本、结构简单、高效的紫外光激光器和探测器开辟了新的道路。