ZnO 是一种直接带隙的半导体材料,室温下能隙宽度为3.37 eV,激子束缚能高达60 meV。自从日本和香港的科学家在1996 年首次实现了室温光泵浦条件下ZnO 薄膜的紫外受激发射以来,ZnO 材料研究成为国际光电子领域前沿课题中的研究热点。本文利用等离子体辅助的分子束外延设备(P-MBE),主要进行了高质量ZnO 薄膜、ZnO 纳米管的结构及光电性质进行了研究。另外,还对ZnO 基同质及异质结型器件做了初步的探索,具体研究内容如下: (1)利用P-MBE 制备出ZnO 薄膜,通过原位反射式高能电子衍射仪、X 射线衍射、X 射线摇摆曲线、原子力显微镜、变温光致发光谱与霍尔效应等测量手段对样品进行了表征。结果表明,生长温度能够有效地改善ZnO 的结构、光学与电学性质,并且在生长温度为650℃下实现了ZnO 薄膜的二维生长。(2)利用ZnO 的结构特性,使用P-MBE 设备,制备出高取向的ZnO 纳米管阵列。透射电子显微镜表明单根纳米管为烟囱状结构,同时选择区电子衍射图样指出纳米管为单晶结构。在室温下实现了ZnO 纳米管的受激发射。此外,利用这种生长方法在导电衬底硅上生长的纳米管表现出优异的场发射特性。(3)对ZnO 同质与异质结型器件都做了一些初步研究。制备出的ZnO 同质(p-ZnO/n-ZnO)与异质(p-GaN/n-ZnO)进行了研究, 观察到来自于p-n 结的良好整流特性。根据能带理论,设计并制备出n-ZnO/i-MgO/p-GaN 的异质发光二极管,并观察到来自于ZnO 层的室温电致发光。