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本文旨在基于前人的研究之上,继续探寻Zn O基发光器件实用化的道路。考虑到Zn O纳米结构材料的诸多优异性能以及Zn O基材料面临的p型掺杂困难,我们将探寻方向集中于Zn O纳米材料以及单载流子发光器件之上。本工作中,我们对Zn O纳米材料的物性及其金属-绝缘层-半导体（MIS）发光器件物理机制做了细致的研究工作。拟利用Zn O纳米材料丰富的物理特性和多样化的制备特性,同时通过深入掌握了解MIS器件物理机制,达到增强常规Zn O基MIS器件的性能或丰富其功能性作用的目的,以期从中摸索出Zn O基器件实用化的可能途径。相应工作内容概括如下:1.采用MOCVD法,在c-Al2O3上制备了Zn O纳米柱薄膜。该纳米柱薄膜为双层结构,在纳米柱区域之下存在一致密薄膜区域。研究了生长温度对材料形貌及结晶质量的影响,并从热力学及生长动力学角度对实验现象予以了解释。通过光致发光（PL）表征,揭示出纳米柱和薄膜层区域辐射复合特性的差异,纳米柱区域辐射复合特性随生长温度升高的变化规律,以及纳米柱区域辐射复合特性对衬底材料弱的依赖性。对于薄膜区域的电学特性,通过Hall测试,揭示出晶界效应对电荷输运的限制机理,以及电学特性随生长温度升高而改善的物理机制。2.采用MOCVD法,在Al2O3和Ga N上制备了纳米墙薄膜,表征了两种衬底上纳米墙薄膜在形貌、晶体质量上的差异,并从热力学角度予以相应解释。PL表征反映出纳米墙材料相比于纳米柱材料具有更高的荧光量子效率,但是深能级相关辐射跃迁更为显著。另外,采用MOCVD法基于Ga N衬底获得了纳米金字塔薄膜。揭示了随着生长温度升高,纳米柱材料向纳米金字塔转变的形貌演变规律,期间伴随着材料晶体质量的不断改善。PL表征反映出纳米金字塔要比纳米墙结构具有更强的激子-声子耦合作用以及更高的荧光量子效率。3.基于Zn O纳米柱材料构筑了Au-Mg O-Zn O结构MIS发光器件。从空穴的产生、载流子的复合,器件的电荷输运,材料中电场分布,以及实际MIS器件的物理模型等方面,详细探讨了Mg O层厚度对MIS器件正、反向驱动下性能的影响。另外,针对常规MIS器件反偏工作下的性能劣势,设计并制备了新型MIPN结发光器件,从器件物理角度对器件的预期性能予以解释。实际器件性能与理论预期相一致。4.基于对Zn O纳米柱特性的研究工作,开展MOCVD法于金属衬底上制备Zn O材料的研究。特别的,探索Zn O材料在不锈钢衬底上随温度变化的制备特性,同时着重研究所获得的Zn O材料的光学特性。另外,基于荧光量子效率及辐射复合特性最优的Zn O纳米柱材料,制备了柔性有机-无机混合型ITO/PEDOT:PSS/PMMA/Zn O结构MIS发光器件,实现了器件电注入下较纯净的近紫外光发射,并对相应器件物理机制进行了探讨及分析。