氧化锌（ZnO）是Ⅱ-Ⅵ族宽禁带的半导体材料,在室温下的带隙约为3.3 eV,激子束缚能高达60meV。ZnO具有良好的光电性、透明导电性、气敏性和压电性,并且容易实现集成化。这些优异的性能使ZnO材料在很多方面具有极大的实际应用价值,如紫外探测器、压敏器件、表面声波器件等。近年来,人们对氧化锌材料的主要关注点在于氧化锌材料的极化结构及光、电、磁学特性。大量的实验结果表明,掺杂可以改变ZnO材料的光电特性,尤其是对于ZnO薄膜的能带工程而言,掺杂可以调控材料的禁带宽度。ZnO材料的禁带宽度在设计和制备以ZnO为基础的异质结、量子阱结构以及光电器件中非常重要。离子注入是掺杂工艺中一种非常重要的方法,具有浓度控制精确性高、低温掺杂、均匀性好等优点,在制造半导体器件和集成电路的领域具有独特的优势。由于纤锌矿ZnO晶体结构具有不对称性,ZnO沿c轴发生自发极化,具有ZnO[0001]Zn极性和[000-1]O极性。不同极性的ZnO在化学、光电性能上存在着差异,热稳定性、掺杂效率、催化性能都受到极性的影响。极性ZnO薄膜有很多种制备方法,在超高真空条件下进行的分子束外延法具有生长温度低、可实时观察生长过程、成膜质量高等优点。本论文通过以下表征手段对离子注入极性ZnO薄膜的性质进行了探究。X射线衍射谱（XRD）表征极性ZnO薄膜的晶体结构,通过公式计算得到薄膜的晶粒尺寸和晶格常数;通过原子力显微镜（AFM）观测薄膜表面形态;薄膜的组分由X射线光电子能谱（XPS）来定性分析。通过紫外-可见分光光度计、光致发光（PL）、光谱椭偏仪（SE）分析极性ZnO薄膜的光学特性。本论文利用分子束外延法制备极性ZnO薄膜,通过离子注入方式将惰性Kr离子和过渡金属Co离子注入其中,得到离子注入极性ZnO薄膜。对薄膜进行表征分析后,研究成果如下:1.Kr离子注入O极性ZnO薄膜后,表面形态由平面形貌变为颗粒状,在紫外区吸收增加。离子注入后薄膜带隙发生红移现象,这可能是由于Kr离子注入晶格,导致晶格破碎、晶粒变小引起的。另外,椭偏结果显示薄膜在3.56 eV处增加一个跃迁峰,这可能是注入杂质导致的。2.Kr离子注入Zn极性ZnO薄膜后,薄膜性质随着Kr离子注入浓度的增加发生变化,表面凹坑形貌随着Kr离子浓度的增加愈发明显。晶粒尺寸变化较小,表明大部分Kr离子注入Zn极性晶界处。薄膜吸收增加,消光系数增大。通过光谱椭偏拟合结果,发现离子注入后带隙红移,浓度对带隙影响不明显。3.过渡金属元素Co离子注入不同极性ZnO薄膜后,相比于纯ZnO材料,Co离子部分取代Zn离子,离子注入后薄膜带隙明显变小,并且O极性薄膜的带隙小于Zn极性ZnO薄膜。本论文的探究结果为离子注入极性ZnO材料的应用提供了参考。