作为一种有潜力的短波长光电器件材料，氧化锌(ZnO)在过去的十年里激起了研究人员广泛的研究兴趣。十年过去了，ZnO材料仍然没有应用到光电器件上，主要就是因为ZnO的p型掺杂很困难，很难得到高质量低阻的p型ZnO，而p型材料是制备ZnO基光电器件必不可少的。经过多年的研究，人们发现ZnO的p型掺杂始终面临着掺杂效率低、补偿效应严重、受主能级深和p型不稳定等问题。目前，ZnO的p型掺杂作为一个世界级的难题，已经严重地阻扰了其在光电领域的实际应用。另一方面，随着纳米科技的兴起，ZnO纳米材料也引起了人们广泛的关注，它被认为是下一代短波长光电器件的构建单元，而要以ZnO纳米线为基元构建纳米光电器件，p型掺杂仍然是要解决的问题。　　 本论文以ZnO纳米线为研究对象，结合实验和第一性原理计算，研究了氮和磷在ZnO纳米线中的掺杂机理，论文主要结果如下：　　 1.在相对比较低的生长温度(500℃)下蒸发锌粉，并以氨气作为掺杂源生长得到了氮掺杂的ZnO纳米线，利用X射线光电子谱、拉曼光谱和光致发光谱等表征手段，确定氮掺杂进入了ZnO纳米线的晶格中。结合第一性原理计算和后期退火实验，系统分析了氮在ZnO中的迁移机制和氮掺杂ZnO纳米线中的补偿效应。研究发现，由于纳米线有比较大的表面比，这非常有利于氧空位的形成，也有利于晶格位的氮原子通过迁移逃离ZnO，这就导致掺入ZnO中的氮原子始终被间隙氢原子补偿，从而起不到p型掺杂的效果。研究结果部分地解释了氮掺杂ZnO难以实现p型掺杂的原因，有助于以后进一步优化实验条件以得到好的氮掺杂的p型ZnO。　　 2.基于密度泛函理论，用第一性原理计算的方法详细研究了高温退火ZnO中氮分子形成的机制。通过分析与氮有关的各种缺陷之间的相互作用发现，两个间隙氮原子之间的结合形成了实验上观察到的氮分子。间隙氧在氮分子的形成过程中起了很重要的作用，它可以将占据氧位的氮从晶格位踢到间隙位，从而提供了形成氮分子所必须的氮间隙。氮分子的形成导致了低的氮掺杂效率，也使得氮掺杂的p型ZnO在高温退火过程中容易退化。研究结果合理解释了最近文献上报道的高温退火的氮掺杂ZnO中氮分子的形成。根据研究结果，给出了得到p型氮掺杂ZnO合适的退火条件。　　 3.尝试了一种新的合成磷掺杂ZnO纳米线的方法：通过直接分解磷酸锌的粉末制备了磷掺杂的ZnO纳米线。利用扫描电镜，高分辨透射电镜，X射线衍射，X射线光电子谱，能量色散谱，拉曼谱和光致发光谱等证明了所得到的样品是磷掺杂的ZnO纳米线。利用安装在透射电镜中的电子能量损失谱仪研究了单根纳米线中磷的化学状态，发现磷在ZnO纳米线中有两种状态：占据氧位的磷和占据锌位的磷。电学测量显示，这种方法制备的磷掺杂ZnO纳米线是高阻的。结合电子能量损失谱的结果、电学测量的结果、结构表征和光致发光谱的结果，结论如下：占据氧位的磷在ZnO的禁带中产生的是一个深的受主能级，这个深的受主能级并不能形成有效的p型掺杂，而对于缺少锌空位的ZnO纳米线，占据锌位的磷未形成有效的复合缺陷的形式，从而也未能实现有效掺杂。