氧化锌(ZnO)材料具有独特的光学和电学性质,在室温下有3.37 eV的带隙宽度和60 meV的高激子结合能,是性能良好的具有宽直接带隙的Ⅱ-Ⅵ族半导体材料。而ZnO纳米材料还可以用作气体传感器、荧光粉、能量存储装置、变阻器等,更引起研究人员的极大兴趣。现今,它在光学、电学、催化和光电器件等许多领域应用非常广泛。本论文主要研究了在Si(111)衬底上利用金属有机物化学气相沉积方法生长的ZnO薄膜材料的结构和电学特性。通过水热法在有裂纹的GaN/Si(111)衬底上合成了ZnO纳米棒和微米墙材料,研究了单根纳米棒和单个微米墙的微区电学特性。还利用水热法在InN/蓝宝石衬底上生长了特殊的ZnO微米六角盘状结构,分析了ZnO微米盘的光学和电学特性。最后还设计制备了ITO/MgO/ZnO结构的紫外光探测器原型器件,测试了其部分性能。主要研究工作如下:1.采用水热法在无裂纹的p-GaN/Si(111)和n-GaN/Si(111)上生长了ZnO纳米材料。研究结果表明在不同掺杂的GaN衬底上生长的ZnO纳米材料特性有所不同。在n-GaN/Si衬底上生长出的是具有六方纤锌矿结构的ZnO纳米阵列,而在p-GaN/Si衬底上生长出的是具有薄膜状结构。形貌的差异是由于不同掺杂GaN层中螺纹位错的密度不同影响了ZnO纳米棒的密度所致。同时,与p-GaN/Si相比,生长在n-GaN/Si上的ZnO纳米材料具有更好的光学性能和更低的拉伸应力。2.采用不同生长液的水热法在有裂纹的GaN/Si衬底上生长了ZnO一维纳米棒和二维微米墙结构。ZnO纳米材料都是在GaN裂纹侧壁成核,并沿裂纹方向在GaN衬底上选择性生长的。由于裂纹的多样性,纳米材料呈现出相互连接的网状结构。ZnO纳米材料随时间的生长过程表明网络状纳米材料是通过纳米棒和微米墙的互连自组织生长而形成的。采用导电式原子力显微镜技术研究了单根ZnO纳米棒和微米墙微区电学特性,通过与形貌对应电流图像的研究表明它们的侧面与顶面和导电针尖接触的电学特性具有各向异性的特征。ZnO纳米棒和微米墙的电流-电压特性类似于肖特基二极管,利用二极管方程计算得到纳米棒和.微米墙的侧面有较低的势垒高度和较高的电流,比c面更具有电学活性。3.使用低温水溶液方法在InN/蓝宝石衬底上生长了ZnO微米级六角盘状材料。研究表明了ZnO六角盘结构在InN表面上被有效诱导生长。其形成机制为氮化铟表面经过氧化以及置于六甲基四氨溶液后形成了氢氧化铟层,铟离子在纳米ZnO的c轴方向起抑制作用继而生长成ZnO盘状结构。导电式原子力显微镜测量表明ZnO微米盘的侧面电流信号明显,而顶面没有电流信号,研究表明微区电流大小还依赖于微米盘的高度。ZnO微米盘光学性质研究和模间距计算结果表明腔内存在着回音壁(WGM)模式的激射机制。4.利用金属有机物化学气相沉积方法在Si(111)衬底上改变生长温度生长了四组ZnO薄膜样品。利用扫描电子显微镜研究分析了其表面形貌和薄膜厚度,随着生长温度的升高,ZnO薄膜的表面形貌由片状岛变为颗粒状,再变为鹅卵石状结构。ZnO薄膜的厚度也逐渐增大,600 ℃时达到最大。采用导电式原子力显微镜测量了ZnO薄膜表面,并获得了表面形貌和对应电流图像,记录了各个ZnO片状岛或颗粒的偏离轴方向的侧面局部电流-电压(Ⅰ-V)特性。研究表明ZnO片状岛或颗粒偏离轴方向的侧面要比对应的顶面更具有电学活性。5.最后利用金属有机物化学气相沉积方法在蓝宝石衬底上改变生长压强生长了六组ZnO薄膜样品。利用原子力显微镜研究分析了其表面形貌和微区电学特性,接着选取其中质量较好的ZnO/蓝宝石样片为衬底,采用简单的两步水热法在ZnO/蓝宝石上低温生长了MgO纳米片状结构,制备出一种基于ITO/MgO/ZnO结构的紫外(UV)光探测器原型器件。所制得的紫外光探测器原型器件具有良好的紫外探测性能。