氧化锌(ZnO)是现今非常重要的宽禁带半导体材料,禁带宽度大约是3.37 eV。由于其在室温下具有高达60 meV的激子束缚能,因此其在紫外光电器等方面有很大的应用潜力。与大尺寸的纳米结构相比,超小纳米结构由于具有相当大的比表面积,已经成为纳米科学和纳米技术领域一个重要的研究课题。近年来,Ag,Au,ZnS,Si,CdSe和Fe3O4等超细纳米材料的合成已经成为研究热点,关于这些材料的一些重大突破综述近期也被报道。在纳米材料研究领域,一维纳米级半导体由于在电子、光子、传感器、光催化、能量产生(比如太阳能电池)、场发射器件等方面具有潜在的应用而备受关注。ZnO是最受关注的纳米材料之一。通常,直径小于10 nm的ZnO纳米线由于其量子限域效应明显,能展现出神奇和独特的性质。故而研究超细ZnO纳米线的制备及其相应的物理和化学性质也吸引了很多课题小组的兴趣。光致发光光谱是不与材料直接接触且不损坏材料的探测材料内部结构的非常有效的途径。因此本文针对当前纳米材料领域仍然比较热点的材料ZnO进行了深入的研究,包括超小尺寸ZnO纳米结构的制备及其光学性质。本文用化学气相沉积(CVD)方法在Cu衬底上制备了超细的ZnO纳米线,利用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对其表面形貌进行了表征,并对其进行了光致发光测试。由TEM平面图可知,本文所制备的ZnO纳米线的直径为5 nm~8 nm。本文开辟了一种不用催化剂就能得到超细一维纳米结构的途径(CVD方法)。本文使用325 nm He-Cd激光器对所制备的超细ZnO纳米线进行了光致发光性质研究。在室温下,超细ZnO纳米线PL光谱的自由激子峰位比ZnO粉末的蓝移了40 meV,这被归因于纳米线的量子限域效应。室温PL光谱的深能级发射峰(450nm~650 nm)强度很高,这是由于小尺寸所导致的材料内部缺陷。通过将合成样品在15 K下的光致发光测试(PL)结果与已有文献中直径为4.1 nm的ZnO纳米线在相同温度(15 K)下的PL测试结果进行了对比,本文进一步证实了:纳米线的量子限域效应会导致自由激子(FX)峰位的蓝移,且纳米线的直径越小,FX峰位的蓝移效果越明显。为了验证中心位于3.322 eV(标志为FX-LO)的峰位的本质,文中展示了随着温度升高,样品光致发光光谱的变化情况。本文还利用法国J-Y公司生产的HR800微区拉曼系统对样品进行了拉曼测试,其激发光源488 nm的氩离子激光器,所测拉曼光谱表明ZnO的小尺寸会导致拉曼峰的频移和非对称加宽。由于这种超细一维纳米结构是在Cu衬底上制备的,与其他的半导体或绝缘体衬底相比,更利于人们对超细一维纳米结构的研究和应用。这种ZnO微观结构将在电子学和光学方面有深远的应用影响。