ZnO是一种宽禁带的直接带隙半导体材料,具有非常高的激子束缚能(60mV),即使在室温条件下激子也不会分解,因此可以被用作光发射器件,如LED和LD等。此外ZnO具有优异的压电和光电性能,可以被用作声表面波器件、压敏电阻和探测材料等。本文用射频反应磁控溅射制备了高度c轴择优取向的ZnO薄膜,采用原子力显微镜(AFM)、X射线(XRD)、Hall测试仪、紫外—可见分光光度计和X光电子能谱等分析测试手段,研究了样品的表面形貌、晶体结构、光学和电学性能等。通过AFM观察在GaAs(001)上生长ZnO薄膜的表面形貌随时间演化,研究了ZnO薄膜生长动力学过程。根据表面粗糙度(RMS)随时间变化,把薄膜生长分为岛状生长、扩散生长和二次岛状生长三个阶段。并用峰的密度、一维功率密度谱(1D PSD)和二维功率密度(2D PSD)谱进一步证实了我们对ZnO薄膜的生长动力学过程的分析。ZnO薄膜的质量和生长工艺与衬底有密切关系。为研究不同衬底对薄膜ZnO质量和生长工艺的影响,选择了在自制的LiNbO3作为生长ZnO薄膜的衬底材料。研究表明在LiNbO3上生长ZnO薄膜具有很强的c轴择优取向,XRD衍射图中只能观察到ZnO的(002)和(004)衍射锋。生长薄膜前LiNbO3对波长小于320nm的光全吸收,生长上ZnO后对波长小于380nm的光全吸收,吸收带边非常陡峭。在LiNbO3衬底上生长ZnO薄膜过程中,分析了衬底温度和氧气与氩气含量对薄膜质量的影响。实验表明在的衬底为600℃和O2:Ar为2:1时生长的ZnO薄膜择优取向强,晶体性能好。最后本文研究了不同退火温度对ZnO薄膜的影响。低于550℃退火的ZnO薄膜随着温度升高电阻率增大,而当温度高于700℃时,由于Nb的扩散使得薄膜的电阻率突然减小。LiNbO3中的Nb扩散到ZnO中去,占据间隙位置,相当于失主能级,形成电阻率低的n型ZnO薄膜。利用锂空位模型和阴离子不扩散等假设,建立了LiNbO3中的Nb扩散ZnO中的Nb扩散模型。