作为最先进的第三代宽禁带半导体材料，氧化锌(ZnO)因为有着直接带隙和大的激子束缚能等独特的物理性质，使其被认为是包括发光二极管(LED)，激光二极管(LD)和紫外(UV)光电探测器的良好候选材料。并且由于3.37eV的宽带隙，氧化锌在制备耐高压、耐高温等电子器件方面显示出非常广阔的应用前景。同样作为第三代宽禁带半导体材料的氮化镓(GaN)，由于采用低温缓冲层技术通过MOCVD在蓝宝石等衬底上实现了高质量单晶外延层的生长;并且了解了氢的钝化机理，采用Mg作受主掺杂并利用退火技术实现了P型导电类型的转变。但是，由于缺少天然GaN单晶衬底，使得GaN基器件的应用受到进一步的限制。相较于GaN，ZnO由于有着高晶格质量的体单晶，且激子束缚能(60meV)是GaN(24meV)两倍多，这说明氧化锌是制造高质量光电子和微电子器件有利的竞争者。本论文从ZnO单晶出发，研究了ZnO薄膜材料的外延生长，薄膜的表征以及相关器件的制备等等，主要内容包括如下:　　1.从半导体理论的发展史出发，阐述了历史上主要半导体理论提出的转折点，以及多种半导体器件的诞生;从半导体器件追溯到历史中的Si、Ge，GaAs、InP，GaN、ZnO主要三代半导体材料的更新换代过程。作为第三代宽禁带半导体的ZnO，介绍了其基本特性和器件开发的最新进展，以及本组的一些相关工作。主要内容包括ZnO单晶的生长，光电探测器以及发光器件的应用研究;介绍了通过有意的掺杂实现具有高迁移率和高电子浓度、高热稳定性的n型ZnO。更重要的是，在n型ZnO初步研究的基础上，提出了通过采用多步骤热力学办法实现高热稳定性、高迁移率、高载流子浓度的p型氧化锌材料的方案设计。　　2.结合本人硕士期间的工作，介绍了气相外延的机制。介绍了外延的三种模式，成核与生长的区别，以及区分了异质外延和同质外延等相关的科学问题。在众多外延技术中，着重介绍了MOCVD气相外延生长技术。内容包括MOCVD的历史背景、应用现状、反应原理及过程;以氧化锌薄膜的MOCVD外延生长为例，总结了宽禁带氧化物半导体单晶膜的存在变量、外延生长规则，给出ZnO专用MOCVD三片机的外延窗口并总结了外延氧化物单晶膜的原则。　　3.结合本人通过ALD、MOCVD外延得到的薄膜，分别从形貌，光学，电学，XRD等方面进行表征，给出高质量单晶膜的判定;另外以拉曼光谱的表征为工具，对过渡金属硫属片层化合物MoT2块体材料进行变温拉曼的研究，获得在MoTe2中可能具有更高迁移率的信息。　　4.基于前几章的认识，着重介绍了本人在硕士期间开展的薄膜外延的工作、材料的表征、ZnO电极工艺的探索以及ZnO基LED器件的制备。期间以本人为主导的工作内容有:　　(1)、调试运行ALD和MOCVD两台新进的设备，并且实现了设备的稳定工作、设备的维护以及后期根据不同需求进行的改造;　　(2)、通过ALD、MOCVD进行ZnO单晶薄膜的制备，探索出了适合氧化锌单晶生长的外延窗口;在此基础上，进行p型ZnO的微量掺杂，MgZnO薄膜的组分掺杂以及ZnO量子阱结构的设计与生长;　　(3)、根据氮化镓LED电极制备工艺，成功探索出了氧化锌基器件稳定的电极工艺以及引线工艺，解决了组内长久以来氧化锌基器件的电极不稳定影响器件性能的测试以及引金线环节金属电极脱落的情况。　　(4)、在组内首次通过新进MOCVD设备实现了氧化锌基LED器件的电致发光，并且能够在给定恒定电压的情况下稳定发光，为日后的LD器件的研发打下基础。　　(5)、在自主探索的电极引线工艺基础上，于国内首次主导进行了氧化锌基LED的封装工作，效果待提高。