ZnO是一种II-VI族氧化物半导体材料，在室温下具有较宽的直接带隙（3.37eV）和较高的激子束缚能（60meV），是当前实现短波长光电应用尤其是蓝-紫外发光二极管（LED）和紫外探测器件的最佳材料。尽管ZnO材料的p型掺杂技术取得了一定进展，然而目前可重复、高质量的p型ZnO材料却一直难以实现，这使得ZnO基同质结LED的研究受到严重限制。由于GaN和ZnO具有相似的晶体结构（纤锌矿）和相对较小的晶格失配度（1.8%），n-ZnO/p-GaN异质结成为一条可行的实现ZnO材料器件应用的替代方法。本文分别利用脉冲激光沉积技术（PLD）和水热合成法在p-GaN薄膜表面上制备了ZnO薄膜和ZnO纳米棒，构造了n-ZnO/p-GaN异质结LED器件，并研究了不同器件的光电特性。最后，利用PN结能带模型阐释了n-ZnO/p-GaN基LED的载流子复合及发光机制。本文的主要结果如下：1.在不同实验条件下，利用PLD技术在Al₂O₃（0001）衬底上生长了ZnO薄膜。采用X射线衍射仪、原子力显微镜及光致发光技术，分别研究了衬底温度、氧气压强和退火温度对ZnO薄膜形貌结构及发光特性的影响。结果表明，当衬底温度为450℃、氧气压强为10Pa时，ZnO薄膜具有最好的结晶质量；随着退火温度的升高，ZnO薄膜的结晶质量先提高后降低，在800℃退火时ZnO薄膜的结晶质量最高。同时我们还发现，衬底温度、氧气压强和退火温度等条件对ZnO薄膜的光致发光特性影响较大。此外，我们还利用水热合成法在Al₂O₃（0001）衬底上制备了高度取向的ZnO纳米棒阵列，研究了ZnO薄膜种子层对ZnO纳米棒结构和发光性质的影响。2.我们利用PLD技术在p-GaN表面上制备了ZnO薄膜并构造了n-ZnO/p-GaN异质结LED器件，研究了该器件的电致发光特性。结果表明，该器件的电致发光光谱表现出中心波长处于430nm附近的蓝光发射。与ZnO和GaN的光致发光光谱比较后可以推断，器件的电致发光来自于p-GaN一侧的深能级复合发光。基于Anderson能带模型，我们分析了该器件的载流子复合机制。尽管n-ZnO和p-GaN的界面对电子和空穴的势垒高度基本相等，但由于n-ZnO薄膜中电子的浓度和迁移率要远大于p-GaN中空穴的浓度和迁移率，因此相对于空穴注入，电子从n-ZnO一侧向p-GaN一侧的注入更占据优势。3.为了限制电子从n-ZnO一侧的注入并抑制GaN一侧的光发射，我们利用PLD技术制备了具有不同界面层结构的n-ZnO/p-GaN基PIN型异质结LED。本文中使用的电子阻挡层包括MgO、AlN、ZnS、Ga₂O₃及i-ZnO等半导体材料。由于MgO/ZnO（ΔEC=3.55eV）和AlN/ZnO（ΔEC=3.29eV）界面存在较大的导带补偿，电子可以被有效的被界面层限制在ZnO层。实验结果表明，n-ZnO/MgO/p-GaN和n-ZnO/AlN/p-GaN器件的电致发光光谱主要由来自ZnO材料的紫外发射组成。此外，尽管Ga₂O₃/ZnO（1.85eV）和ZnS/ZnO（0.45eV）界面的导带补偿值较小，但是Ga₂O₃和ZnS作为阻挡层可使界面的价带补偿值减小（分别为0.20eV和0.14eV），这大大降低了界面对空穴的势垒高度，使得空穴更容易从GaN一侧向ZnO一侧注入。结果发现，n-ZnO/ZnS/p-GaN和n-ZnO/Ga₂O₃/p-GaN异质结均表现出较强的紫外发射。另外，我们还利用未掺杂的高阻ZnO薄膜（i-ZnO）制备了n-ZnO:Ga/i-ZnO/p-GaN异质结LED。由于i-ZnO薄膜拥有较低的电子浓度，电子和空穴在正向偏压下分别从n-ZnO:Ga和p-GaN层向i-ZnO层注入，因此器件表现出了来自i-ZnO层的紫外发射。4.利用水热合成法直接在p-GaN表面上制备了ZnO纳米棒阵列，构造了n-ZnO/p-GaN异质结LED器件。尽管没有使用荧光粉，器件在反向电压下表现出了较强的白光发射。我们认为，这种发光现象可能是由界面的隧穿效应引起的。另外，在p-GaN表面上生长一层ZnO薄膜作为种子层后制备ZnO纳米棒阵列时，ZnO纳米棒/i-ZnO/p-GaN异质结器件的电致发光光谱表现出紫外-蓝光发射，比较两种器件的结构后认为这种不同的发光特性可能是由于两器件不同的界面层而引起的。