固态紫外探测器,尤其是日盲波段固态紫外探测器,在军用和民用领域都有很重要的应用前景。ZnO具有3.37 eV的禁带宽带、高达60 meV的室温激子结合能、非常高的光增益、抗辐射性能好等优异的光电性质,而且容易得到块材和进行湿化学刻蚀,在紫外光电子器件方面具有得天独厚的优势,成为第三代半导体材料的核心。如果以Mg替换ZnO晶格中的部分Zn原子得到纤锌矿结构的MgxZn1-xO三元合金,即可实现ZnO从3.37 eV到7.8 eV的能带调控,能带范围覆盖了整个紫外波段,从而成为固态紫外探测器的首选材料。本论文基于射频等离子体辅助分子束外延技术制备的Mg组分在O～55%的高质量MgxZn1-xO外延薄膜,利用微纳加工技术研制了以紫外探测器为主的一系列原型光电子器件,并对其器件性能和物理机制进行了深入研究。　　 在MA6紫外光刻系统上,通过一系列的工艺改进,我们克服了硬接触模式下2um密叉指图形的金属剥离难题,在高质量的蓝宝石基纤锌矿Mg0.55Zn0.45O外延薄膜上,实现了叉指电极MSM结构的紫外探测器。其截止边位于270nm,完全进入日盲区,并且响应速度小于500 ns,是目前报道的最好结果。进一步研究发现,该紫外探测器存在一个很大的内部增益,这与传统认为MSM结构器件没有增益相悖。利用reduce-SBH理论模型,我们计算了该器件的增益,发现实验结果与理论计算非常吻合。我们认为该增益现象应该是宽带半导体MSM光电探测器的共性,这与很多报道结果一致。　　 尽管发现了MSM结构中的光增益现象,但是平面结构的MgZnO紫外探测器还是难以获得倍增效应,并且由于是绝缘衬底,所以难与当今成熟的Si基光电子线路进行集成。在Si基高质量高Mg组分MgZnO外延薄膜获得重大突破的基础上,我们对MSM平面结构和PN结垂直结构两种紫外探测器进行了对比研究,发现PN结紫外探测器的响应度和响应速度都远远优于MSM紫外探测器。我们把这种现象归结为PN结器件中强内建电场对载流子输运和电子沿生长方向输运时受到的散射大大减小这两种机制的共同作用。我们还从能带结构上对比研究了ZnO/Si和MgZnO/Si两种器件工作原理的区别,通过计算我们发现在高Mg组分下,后者属于Ⅰ类异质结,而前者属于Ⅱ类异质结,这样MgZnO与Si在导带底的天然带阶足以抑制来自Si衬底的可见光响应,这说明在短波长区不需要借助界面绝缘层就可以很容易实现MgZnO/Si紫外探测器。　　 作为ZnO和MgZnO器件常用的金属接触材料,Ti对MgZnO紫外探测器的影响鲜有报道。我们开展了退火前后金属接触特性的变化及其对器件响应特性的影响等研究,通过对比,我们发现,退火会使Ti与来自外延薄膜中的O原子成键,从而在薄膜中留下很多氧空位。氧空位的存在不仅起到本征n型掺杂的作用,而且使Ti/MgZnO界面变得无序化,导致光响应谱上出现一个亚带边响应,我们对光谱的拟合计算也证实了这点。根据理论计算,氧空位会使器件响应速度变慢,产生明显的持续光电导现象,这一点也在我们的研究结果中得到了很好的验证。　　 在上述研究基础之上,我们进一步实现了Si基日盲区紫外探测器、Si基双波段紫外探测器和ZnO基多波段紫外探测,对其性能和工作机理的研究将在文中——详细介绍。另外,我们还利用射频等离子辅助分子束外延技术生长并制作了其他氧化物微电子光电子器件,并对其器件物理进行了探讨和研究。　　 解决人类亟需能源的方案之一是太阳能,这需要廉价的太阳能电池。Cu2O具有2.1eV的禁带宽度,而且跨越水的氧化还原能,Cu又是地球储量丰富的一种元素,因此可以用来做廉价的太阳能电池及其衍生能源一太阳氢。本论文中我们研究了多晶Cu20薄膜的多种合成方法,开发了一种RIE干法刻蚀技术,获得了全氧化物的Cu2O/ZnO二极管,为下一步Cu2O廉价高效光伏器件研究奠定了基础,并对Cu2O基光电子、微电子器件进行了初步探索和研究。