ZnO具有大禁带宽度和高激子束缚能，是一种新型的Ⅱ-Ⅵ族化合物，其特殊的纤锌矿结构，具有压电、光电、磁电等性能，广泛应用于发光二极管、压敏器件、稀磁半导体等领域。ZnO经过渡金属元素掺杂后，可以获得新颖的气敏、压敏、磁敏等特性，有望制备出新型的敏感器件和稀磁半导体。稀磁半导体具有巨磁阻效应、法拉第旋转、增强磁光效应等，在磁感应器件、自旋二极管、高密度非易失性存储器等领域有极大的应用潜力。但在应用中存在着p型ZnO掺杂、室温下铁磁性、单纯色光稳定发光等问题，需要对其进行持续的研究。本文采用水热法制备ZnO纳米阵列，研究工艺条件、掺杂浓度、掺杂类型对其结构、形貌、光谱特性和磁性能的影响。采用硝酸锌、六亚甲基四胺、乙酸钴、硝酸镍、乙酸锌、乙二醇甲醚、乙醇胺为原料。利用XRD分析阵列膜的晶相组成和择优取向；SEM表征阵列的显微结构和晶体形貌；拉曼光谱分析Ni和Co掺杂浓度对阵列膜微结构的影响；光致发光谱表征阵列膜的内部缺陷及发光性能；磁滞回线（M-H）表征室温下材料的铁磁性和磁性大小。本论文的研究主要包括以下内容：（1）ZnO纳米棒阵列膜的水热工艺合成研究。研究缓冲液的陈化时间对缓冲层，进而对后续水热ZnO阵列膜结构和形貌的影响。随陈化时间的增加，缓冲层晶粒的细化及晶粒均匀度增加，导致ZnO纳米棒直径减小，粒径分布窄，棒密度及取向度增加。适当提高水热温度、水热时间和[Zn²⁺]浓度，可以获得的分布均匀、结晶良好、取向度好、形状规则、端头呈正六边形的ZnO纳米棒阵列膜。（2）ZnO阵列膜的Ni²⁺掺杂研究。主要研究了Ni掺杂浓度及水热条件对水热阵列膜形貌、结构及其PL光谱、磁性能的影响，结合拉曼光谱分析薄膜的微结构变化，并对可能的影响机理进行探讨。部分Ni²⁺可以有限固溶于ZnO晶格取代Zn²⁺离子，促进ZnO纳米棒生长但不会改变ZnO纳米棒的生长机理；掺杂量较过多时，部分Ni²⁺将与溶液中HMT和CH3COO-形成有机物附着在纳米棒的端头表面，阻碍ZnO纳米棒的c轴极性生长，促进横向生长，改变其形貌，破坏六方结构。适当掺杂Ni²⁺具有提高结晶度、减少晶体内部缺陷、提高饱和磁化强度的作用。（3）ZnO阵列膜的Co²⁺掺杂研究。主要研究了Co掺杂浓度对水热阵列膜形貌、结构及其PL光谱、磁性能的影响。其次讨论了Co离子掺杂的ZnO阵列膜在不同水热温度和水热时间下对其形貌和结构的影响。Co²⁺掺杂具有类似于Ni²⁺掺杂的作用，但Co²⁺在ZnO晶格中的固溶度极低，大部分Co²⁺离子存在于液体中。通过控制Co²⁺掺杂的浓度，可以调节ZnO外延膜的形貌。随着Co²⁺离子浓度的增加，水热合成的ZnO膜由取向排列的纳米棒阵列逐步演变成无规则多边形结构的随机紧密排列。Co²⁺掺杂量较高时，由于内部应力作用，甚至不能继续形成ZnO外延薄膜。Co掺杂量的增加，减小了ZnO的饱和磁化强度及矫顽场强度。