ZnO是一种非常重要的新型半导体功能材料,其独特的电学、光学性质引起了极大的关注。由于ZnO在气体传感器、发光器件制作和场发射领域具有广泛的应用前景,其气敏特性、光致发光性质以及场发射性质成为了研究的热点。本论文的研究工作就是基于ZnO以上三个方面的性质展开的。论文中的主要研究结果总结如下：1.采用激光脉冲沉积方法在蓝宝石衬底上沉积了厚度大约为10nm的ZnO以及掺杂ZnO薄膜,并对部分ZnO薄膜进行了金属Pd颗粒包覆或者空气中高温退火,然后对这些样品进行了H2气敏测试,实验结果表明P、Mn和Sb元素掺杂后,样品对H2的灵敏度没有提高,而Mg0.1Zn0.9O薄膜对H2的灵敏度明显提高,并通过气敏机制分析解释了实验结果；而包覆Pd颗粒后样品对H2的响应温度显著地降低了,在室温下对低浓度的H2(10ppm)就有较好的响应；此外对ZnO薄膜进行空气退火后样品对H2的灵敏度显著地提高了。在对样品进行H2气敏测试的过程中发现ZnO薄膜在低温下为p型导电类型,随着温度的升高又变为n型导电类型,文中分析了导电类型转变的原因,并给出了p型ZnO薄膜中存在的本征缺陷。2.采用电纺丝技术制备了不同形貌的ZnO一维纳米结构,并测试了样品的气敏特性。首先发现排列的ZnO纳米管对H2的敏感度要优于同条件下制备的ZnO薄膜；其次在研究不同浓度Tb掺杂ZnO纳米纤维对乙醇和丙酮气体的敏感特性时发现低浓度的Tb掺杂(<3%)可以提高样品对乙醇气体的灵敏度,而Tb掺杂浓度为2%或3%时,样品对丙酮气体的敏感度较高；最后制备了SnO2/ZnO并排纳米管,并对其生长机制做出了解释,同时测试样品对乙醇和丙酮气体的敏感特性,发现测试温度高于200℃时,样品对乙醇气体具有很好的敏感特性,而其作为丙酮气敏材料的最佳工作温度为300℃。3.用电纺丝方法分别制备了Al和Tb掺杂的ZnO纳米纤维,此外还制备了Eu和Tb掺杂的ZnO/ZrO2纳米带,研究了样品的光致发光(PL)特性。实验结果表明：首先Al掺杂可以同时抑制ZnO纳米纤维PL谱中的绿光和橙光发射,由对比实验得出绿光和橙光发射分别源于样品中存在的O空位和间隙O缺陷,而这两种缺陷在晶粒中分布的区域不相同,Al的掺入促进了两种相对立的缺陷的中和,因此同时减弱了两种缺陷发光峰的强度；其次实验证明在325nm的激光激发下掺Tb的ZnO纳米纤维不能为Tb3+离子发光提供很好的基质,因此稀土发光效率很低；而Tb掺杂的ZnO/ZrO2纳米带的PL谱可以观察到Tb3+离子的特征发光谱线。另外,掺Eu的ZnO/ZrO2纳米带可以激发Eu3+离子的特征谱线,并且其中ZnO的O空位有可能为Eu3+离子发光提供了敏化剂。4.结合了电纺丝技术和低温水溶液方法制备了ZnO一维同质外延结构,场发射测试结果表明该结构具有非常高的场发射性能,其开启电场仅为4.8V/μm,当场强为6.7V/μm时样品的发射电流密度就达到了100μA/cm2,场发射增强因子为3361。通过分析得出ZnO同质外延结构优异的场发射性能可以归因于三方面的因素：纳米棒的针状形貌、ZnO纳米针的高长径比和ZnO纳米针在衬底上的高低起伏分布。