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以ZnO为代表的宽禁带半导体材料具有优异的电学和光学性能,并且理论计算预言了一定浓度掺杂的ZnO材料具有室温铁磁性,因此对ZnO基稀磁半导体材料的制备、铁磁性起源机理、自旋相关输运性质的研究具有重要的理论意义和应用前景,已成为当前自旋电子学、材料科学和凝聚态物理学最为活跃的研究领域之一本论文采用磁控溅射的方法制备了CrxZn1-xO薄膜、Zn/ZnO双层膜、多层膜以及Znx(ZnO)1-x颗粒膜,并对其结构、成分及自旋相关的电磁输运性能进行了系统的研究,并对ZnO基稀磁半导体铁磁性机理进行了探讨。实验制备了多晶Cr掺杂ZnO稀磁半导体薄膜。结构和成分测量结果表明,薄膜具有ZnO纤锌矿结构,在仪器测试精度范围内,没有观察到铁磁性杂质,掺杂的Cr离子进入ZnO晶格替代Zn原子与氧化合。磁性测量结果表明,不同Cr掺杂浓度样品均具有室温铁磁性,Cr掺杂浓度为1.1%的样品,饱和磁矩达到最大值0.65μB/Cr,随着Cr掺杂浓度的增加样品铁磁性减小。不同Cr掺杂浓度样品的电阻率大于106Ωcm。退火处理后,薄膜的微观结构得到改善,但仍然保持绝缘,并且系统磁性减小。由于Cr及Cr的氧化物中只有Cr02具有铁磁性,居里温度为386 K。实验通过磁性测量表明Cr0.011Zn0.989O薄膜的居里温度高于395 K,排除了CrO2铁磁性相对薄膜铁磁性的影响,证明Cr掺杂ZnO薄膜表现出的铁磁性是材料的内禀属性。实验通过改变氧气分压条件,结合光致发光光谱与磁性测量,研究了氧空位、锌填隙等本征点缺陷与体系铁磁性的内在联系。荧光光谱测量结果表明不同氧分压条件制备的Cr0.01Zn0.99O薄膜中主要存在的点缺陷包括VZn,Oi,Zni,和Vo。Zni缺陷在薄膜中的相对含量与薄膜磁性随氧气分压的变化趋势相同。从实验上证明了掺杂ZnO薄膜中存在的本征点缺陷对Zni于薄膜的铁磁性有重要的影响,改变过渡金属Cr的掺杂浓度和氧气分压条件可以改变过渡金属掺杂ZnO体系中Zn,的含量,从而引起材料宏观铁磁性的变化。实验制备了Zn/ZnO双层膜、多层薄膜以及Znx(ZnO)1-x(x=0～0.31)颗粒薄膜,构造了Zn和ZnO异质结构。磁性测量结果表明,制备态的Zn/ZnO双层膜为抗磁性,经过真空退火处理后,样品具有铁磁性,600℃空气退火双层膜铁磁性消失。制备态的[Zn/ZnO]3多层膜具有铁磁性,600℃空气退火2小时多层膜铁磁性不消失。不同Zn含量的Znx(ZnO)1-x颗粒膜均具有室温铁磁性,样品饱和磁化强度随Zn含量的增大而增加,当x=0.31时,颗粒膜饱和磁化强度达到最大3.34emu/cc。600℃空气退火温度薄膜铁磁性消失,降温后薄膜又表现出铁磁性。结构和磁性分析结果表明,界面层或ZnO中的本征缺陷Zni是材料铁磁性产生的主要原因。对Zn0.31(ZnO)0.69颗粒膜磁化强度随温度的变化关系曲线拟合结果表明,在50～600 K这样一个很大的温度范围内,颗粒膜磁性符合弱巡游铁磁性理论模型中单个粒子激发和局部自旋密度涨落共同作用的理论公式,当温度高于600 K时,颗粒膜磁性随温度的变化关系符合弱巡游铁磁性理论模型中对于高温区局部自旋密度涨落的理论公式。从而给出了ZnO稀磁半导体符合弱巡游铁磁性模型的实验证据。