ZnO作为宽禁带直接带隙半导体材料,拥有很高的激子结合能、有较多相匹配的衬底材料和更低的生产成本,使得人们对ZnO材料的兴趣日益增长。但是在紫外光激发下,ZnO只能发出紫光、蓝光和绿光,三基色中唯独缺少红光的发射,严重制约了其在平面显示,夜间涂料以及商用LED等领域中的应用。而稀土Eu3+离子拥有丰富的能级,与温度无关的发光以及源自4f内壳跃迁的狭窄又强烈的红光发射谱线,使得稀土Eu3+离子成为了良好的红光发光中心。通过稀土Eu3+离子掺杂ZnO获得无机发光材料,将稀土Eu3+离子独特的光学性质与ZnO半导体优异的电子特性结合在一起。但是Eu3+离子的半径相对于Zn2+离子半径较大,且电荷不匹配,导致Eu3+离子不易掺入到ZnO基体中。共掺杂也许是一种有效的策略。参考其它元素掺杂ZnO的研究,发现在ZnO中掺入Ⅲ族Al元素可以形成n型半导体,结晶度和导电率均提高,并且Al3+半径比Zn2+半径小。因此,通过Al、Eu共掺ZnO能够获得更加优良的薄膜性能。本文通过射频磁控溅射法在p-Si（100）和c面蓝宝石（Al2O3）衬底上沉积了ZnO:Al-Eu（AEZO）薄膜,并着重研究了衬底材料和退火工艺对薄膜样品的晶格结构、表面形貌、光电性质以及发光特性的影响。XRD和EDS图谱证实了Al3+、Eu3+离子成功掺入到ZnO基体中,并且所有AEZO薄膜都具有很高的纹理。从结晶度以及表面形貌角度而言,AEZO薄膜更适宜生长在蓝宝石（Al2O3）衬底上,并且薄膜经过退火工艺处理更能获得良好的结晶质量。PL光谱表明,虽然沉积在蓝宝石和硅衬底上AEZO薄膜发射光谱很相似,但从发光相对强度角度出发,蓝宝石衬底更有利于AEZO薄膜实现Eu3+离子在615nm处红光发射,这是因为蓝宝石衬底与ZnO晶格匹配度更高。并且对比橙红色光与红色光强度,可以得出~5D0-~7F2比~5D0-~7F1跃迁的强度更大,说明Eu3+离子在纳米ZnO基质中的晶格位置主要占据了无反演中心的格位。接着,本文利用第一性原理方法,借助Materials Studio软件CASTEP模块分别计算了本征ZnO,Al-ZnO,Eu-ZnO以及ZnO:Al-Eu（AEZO）的晶格结构、结合能、能带结构、态密度、差分电荷密度以及光学特性。由掺杂前后的结果分析发现,掺杂后体系的导带向低能方向移动,费米能级进入导带,体系呈现n型半导体性质,并且Eu-ZnO和AEZO的能带结构在费米能级附近出现了由Eu4f态引入的施主能级,这也证实了Eu3+离子为激活剂而Al3+离子为敏化剂。在光学性质上,掺杂后体系与纯ZnO在低能区有较大差异,Eu-ZnO的介电函数虚部在0.149e V出现了新的峰,该峰是由Eu的4f轨道电子间跃迁产生的。本文将实验与模拟相结合,首先利用射频磁控溅射法在不同衬底上沉积了ZnO:Al-Eu薄膜,并寻求适合AEZO薄膜生长的衬底,再利用第一性原理计算了ZnO:Al-Eu体系的光电性质,从模拟理论的角度来解释Al,Eu掺杂ZnO改变其光电性质的内部原因,为实验结果提供理论依据。