氧化锌(ZnO)是一种Ⅱ—Ⅵ族直接带隙半导体材料，禁带宽度为3.37 eV，对应于紫外光波段；同时拥有很大的激子束缚能，室温下达到60 meV。因此被看作是制造短波长半导体发光器件(发光二极管和激光器)的理想材料，成为当前光电子材料研究领域的热点之一。　　 本论文主要研究了H等离子处理对磁控溅射生长ZnO薄膜的光电特性的影响。综合运用了X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、紫外-可见光透射谱(UV-visible)、光致发光谱(PL)、电流-电压(Ⅰ-Ⅴ)、霍尔(Hall)和场发射(FE)等多种测试方法对材料的物理性质进行了表征。重点研究了H等离子体处理对ZnO薄膜的晶体质量、光学性能和电学性质的影响，取得的主要结果如下：　　 1)采用射频磁控溅射的方法生长ZnO薄膜，研究了衬底材料和沉积温度对薄膜结构和性能的影响。发现在蓝宝石(Al2O3)衬底上600℃生长的ZnO薄膜其结晶质量和电学性能较好，生长条件对ZnO薄膜中缺陷的浓度有较大影响，从而导致薄膜光致发光性能会发生相应的变化。此外，还研究了ZnO薄膜的金属接触电极的种类和退火温度对ZnO薄膜欧姆接触的的影响。　　 2)采用射频磁控溅射在蓝宝石及石英玻璃衬底上生长了ZnO薄膜，并对其进行了H和O等离子体体处理。结果表明H和O等离子体处理对ZnO薄膜的结构没有任何的影响，而生长过程中引入H则会改变ZnO薄膜晶体的质量，这表明通过等离子体处理方式引入H是研究H处理对ZnO性能影响的一个更可靠的方式。H等离子体处理后的ZnO薄膜具有更好的光学透过性，在可见光区域内的平均透过率高达92％，其载流子浓度及电子迁移率都随着H等离子体处理时间的增加而增加，相应地，ZnO∶H薄膜的电阻率降低到10-3Ωcm的量级。这表明在ZnO薄膜中，H不仅钝化了大部分的缺陷，而且引入了如Vo-H复合体及间隙H(Hi)等浅施主态。该结果预示着ZnO∶H薄膜在透明导电薄膜(ITO)中有潜在的应用价值。我们还对ZnO∶H薄膜进行了热退火处理，发现ZnO∶H薄膜中的间隙H(Hi)是不稳定的，Vo-H复合体在400℃下还比较稳定，而在500℃下Vo-H复合体则会分解扩散出ZnO薄膜中。　　 3)H等离子体处理提高了ZnO薄膜的场发射性能，开启电压从9.8 V/μm减小到3.6 V/μm。场发射性能的改善主要归因于ZnO薄膜功函数的降低和有效发射面积的增加。ZnO薄膜功函数的降低主要归因于H终止的ZnO薄膜表面，同时H等离子体处理后ZnO的费米能级上升也可以降低其功函数。有效发射的面积的增加是由功函数的降低和薄膜导电性的增加引起的。此外，我们利用导电原子力显微镜(CAFM)研究了H等离子体处理对ZnO薄膜局域导电性的影响，结果表明ZnO薄膜局域导电性的增加是由于H处理后增加了隧穿电流引起的。导电面积的增加意味着ZnO∶H薄膜存在更多的电子输运通道，而这正是增加ZnO薄膜有效发射面积所需要的。