氧化锌是一种非常重要的直接带隙Ⅱ-Ⅵ族氧合物半导体,具有优异的光电性质。ZnO禁带宽度为3.37eV,其激子束缚能为60meV,可以实现室温下的激子发射,产生近紫外的短波发光。ZnO的导电性质具有良好的可控性,通过掺杂,ZnO的电阻率可以在10-4-1012欧姆·厘米之间变化。另外ZnO还具有很好的压电性质,场发射特性,化学敏感特性和光催化性质等。纳米结构的氧化锌由于其独特的物理特性及在光电子器件方面的巨大潜力,近些年备受研究者的关注规则排列的氧化锌纳米棒针列是目前研究最多的体系之一,它在太阳能电池、光学防反射层、纳米发电机、纳米紫外激光器等领域有着非常重要的应用前景。氧化锌纳米棒阵列常用的制备工艺包括水热法沉积、化学气相沉积、热蒸发、电化学沉积和磁控溅射等等。其中,水热法具有合成工艺简单,不需要高温或者真空条件,可以大面积生长氧化锌纳米阵列等优点,因此受到了众多研究者的青睐。但是从文献报道的结果来看,水热法在生长氧化锌纳米阵列时,相当多的锌离子在生长过程中会在溶液中成核形成ZnO沉淀,只有部分离子在衬底上沉积生成纳米阵列,这降低了原料的使用率。另外由于沉淀的快速生成,使得溶液中的原料很快耗尽,阻碍了氧化锌纳米阵列长度的增加,一般只能获得1-2微米长的纳米棒。如何避免生长过程中氧化锌沉淀的生成,提高原料的利用率,得到长的氧化锌纳米阵列,对于今后氧化锌纳米棒阵列的应用有重要意义。围绕着氧化锌纳米棒阵列的可控制备及物性研究,在本论文中我们主要开展了如下研究工作：1.采用旋涂法在SnO2:F导电玻璃衬底上制备一层氧化锌种子层,利用水热法生长了氧化锌纳米棒阵列,研究了1,3-丙二胺浓度,生长温度以及生长时间对氧化锌纳米棒阵列的影响规律。制备得到的氧化锌纳米阵列垂直衬底表面生长,生长方向为[0001]晶向。1,3-丙二胺对于纳米棒阵列的形貌和长度有重要影响,随着其含量增加,纳米棒的顶部逐渐变细,最后变为具有尖锐顶端的纳米针,同时其长度增加。2.研究了不同形貌氧化锌纳米棒阵列的场发射性质。结果表明随着1,3-丙二胺浓度含量的增加,制备得到的纳米棒开启电场变低,说明场发射性质与纳米棒形貌具有直接联系。利用Flowler-Nordheim模型进一步分析了氧化锌纳米阵列的场发射特性,结果表明具有尖端结构的纳米棒阵列具有最大的场发射增强因子。3.利用高分辨电镜研究了针状氧化锌的微观结构。低分辨图像结果表明氧化锌纳米棒的顶部为非常尖锐的针状结构,而纳米棒的中部直径大约在150nm左右。高分辨图像表明纳米棒尖端的直径大约3纳米左右,沿着纳米棒长度方向晶格常数大约0.52nm,对应着纤锌矿结构氧化锌的[0001]方向,表明纳米棒沿着c轴方向生长。4.利用变温激光光致发光谱,Raman光谱和紫外可见透射光谱研究了氧化锌纳米阵列的光学性质。结果表明制备得到的氧化锌纳米阵列结晶非常好,具有良好的光学性质,有望在光电器件中得到应用。