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ZnO的禁带宽度为3.37eV和激子束缚能为60meV,是制备半导体发光二极管和激光器的理想材料。ZnO基器件设计的一个重要步骤是实现其能带调节从而制备量子阱结构。为实现ZnO的能带调节,ZnMgO、ZnCdO以及ZnSO等合金薄膜的制备尤为重要。通过Cd的合金化形成的ZnCdO薄膜可以实现ZnO的带边发光从紫外到蓝光甚至绿光波段范围内可调。因此,ZnCdO基异质结或量子阱结构是实现ZnO基光电器件应用必不可少的。本文采用脉冲激光沉积(PLD)的方法在石英衬底上制备了ZnO薄膜、ZnCdO、ZnSO和ZnNiO合金薄膜。通过优化试验参数得到平整的ZnO薄膜,带隙可调的ZnCdO和ZnSO合金薄膜,以及具有室温铁磁性的ZnNiO合金薄膜。然后我们采用PLD方法在蓝宝石衬底上制备了ZnCdO/ZnO量子阱结构。通过光致发光谱,我们研究了该结构的光学性能。1.采用PLD制备了高质量的ZnO薄膜、ZnCdO、ZnSO和ZnNiO合金薄膜。我们研究了衬底温度、沉积氧压和靶材等参数对薄膜的影响。通过改变靶材中Cd含量,制备得到的ZnCdO合金薄膜最高掺入9.6%的Cd而不改变晶相,并且使得ZnCdO的禁带宽度在室温下从2.88eV至3.26eV范围内可调。通过改变衬底温度,制备得到ZnSO合金薄膜最高掺入13.8%的S而不改变晶相,并且使得ZnSO的禁带宽度在室温下从3.11eV至3.26eV范围内可调。比较不同Ni含量ZnNiO薄膜和Na共掺ZnNiO薄膜,我们研究了其电学性能与磁学性能的关系。Ni含量为3at.%的ZnNiO薄膜样品,电学性能最佳,并具有室温铁磁性。通过对ZnNiO薄膜共掺Na,使得ZnNiO薄膜由n型向p型转变,同时,室温铁磁性显著增强,其矫顽力达100Oe,饱和磁化强度为0.08μB/atom。研究结果表明p型Na+有助于增强ZnNiO薄膜中的铁磁交换作用。2.制备了不同Cd含量ZnCdO/ZnO质结。通过XPS测试,计算得到ZnCd0.05O/ZnO和ZnCd0.1O/ZnO异质结中价带偏移量分别为0.06eV和0.2eV,并绘制了ZnCdO/ZnO异质结的能带图。在c面蓝宝石衬底上成功制备了一系列不同阱宽的高质量ZnCdO/ZnO量子阱结构。研究结果表明多量子阱的光学性能优于单量子阱。通过XRD,STEM,EDS线扫描等测试结果证明所制备的多量子阱结构具有周期性结构、晶体质量高和界面平整。变温PL谱中发光峰S型偏移是由激子局域化效应导致。我们提出了局域化激子随温度变化的行为模型,推算出ZnCdO/ZnO量子阱结构中势谷深度约为11meV。从低温到室温,在ZnCdO/ZnO多量子阱结构中都能观测到量子限域效应和量子限域斯塔克效应。结合一维有限深势阱模型,揭示了该结构中量子限域效应和量子限域斯塔克效应随阱宽变化的竞争关系并分析了激子在内建电场下随阱宽变化的发光机理。我们可以改变阱层宽度使其发光峰在室温下从2.90eV到3.085ev范围内可调。