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ZnO作为新一代宽带隙半导体材料，相对于ZnSe和GaN而言，其具有更高的激子束缚能（60meV）、化学稳定性、低的外延生长温度等独特优点，有望用于制备UV发光二极管和低阈值激光器。特别是2005年1月日本东北大学成功获得了稳定可靠的p型ZnO薄膜，制备了ZnO p-i-n同质结，在室温下实现了电致发光，使ZnO受到国内外研究人员的广泛关注。尽管如此，可实用的氧化锌发光器件还没有制备成功。在此背景下，本文采用自行研制的常压金属有机化学气相沉积系统（AP-MOCVD）进行氧化锌薄膜的生长，在蓝宝石（c-Al2O3）衬底上生长ZnO：H薄膜，对氢杂质在其中的行为进行探讨，同时还对在硅衬底上生长ZnO薄膜进行了研究。以DEZn为Zn源，H2O为氧源，N2作载气，在外延ZnO薄膜的反应气氛中通入少量氢气，在c-Al2O3衬底上生长出了ZnO∶H薄膜。用X射线双晶衍射和光致发光谱对ZnO∶H薄膜的结晶性能和光学性质进行表征。结果表明：ZnO∶H薄膜（002）和（102）面的Omega扫描半峰宽分别为166arcsec和293arcsec，明显小于未掺氢的ZnO薄膜，表明该薄膜具有良好的结晶性能，且生长时通氢气有利于提高薄膜的晶体质量；室温下，ZnO∶H薄膜具有较强的紫外光发射（380nm），在低温10K光致发光谱中观测到位于3.3630eV处与氢相关的中性施主束缚激子峰（I4）及其位于3.33 leV处的双电子卫星峰（TES）。紫外—可见吸收光谱表明氢的掺入起到了施主的作用，提供自由电子，使薄膜的电子浓度提高。室温红外光谱中也观测到了对应于ZnO的O-H键局域振动模式的吸收带。此外，采用退火的方法，研究了氢在ZnO∶H薄膜中的热稳定性及退火对ZnO∶H薄膜结构性能的影响。XRD测试结果表明退火可以有效地减少薄膜中的位错密度，提高薄膜晶体质量。通过观测低温10 K光致发光谱中I4峰及室温红外吸收光谱中O-H键吸收峰强度的变化，研究了ZnO∶H薄膜中氢的热稳定性，发现随着退火温度的升高，强度均逐渐减弱，即表明在高温下退火，氢会从ZnO薄膜中逸出。最后，通过改变生长温度研究生长温度对氢掺入的影响。低温光致发光结果表明，在故意通入氢气的气氛下，当生长温度高达900℃时，所生长的ZnO薄膜中含氢量很少。采用常压MOCVD生长技术，在Si衬底上首次引入过渡层金属Ti生长ZnO薄膜。通过X射线衍射、干涉显微镜、扫描电镜及光致发光等测试手段研究了Ti过渡层的引入对生长ZnO薄膜的影响。研究结果表明，在Ti／Si（111）模板上生长的ZnO薄膜具有高度的c轴择优取向及良好的光致发光性能；金属钛过渡层的引入明显地提高ZnO薄膜的质量。同时还研究了不同锌源与ZnO低温缓冲层厚度对Ti／Si模板上生长ZnO薄膜的影响，相对于二甲基锌而言，二乙基锌为更好的锌源，且对缓冲层厚度进行了优化。最后，采用常压MOCVD方法，以DEZn和H2O为源，在Ag／Si（111）模板上生长了ZnO薄膜。通过调节衬底温度、生长速率和生长低温ZnO缓冲层时DEZn流量，对薄膜生长工艺进行了优化。研究结果表明，Ag缓冲层的引入是在Si（111）衬底上生长高性能ZnO薄膜的有效途径。本论文得到下列课题的支持：国家863纳米专项课题（合同号：No．2003AA302160）和信息产业部电子发展基金（2004-125号）。