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氧化锌作为一种重要的具有六方结构的 II-IV 族宽带隙(3.3eV)半导体材料，由于具有较高的激子束缚能高(60meV)，在室温下容易获得强的激子发射，被认为是制作紫外半导体激光器的合适材料。因此，对氧化锌材料的研究已成为继 GaN 之后，宽带隙半导体材料在光电子领域中又一个研究的热点。 人们已采用分子束外延技术获得了高质量的氧化锌薄膜材料，但其衬底材料一般选择为 Al2O3，而对在 Si 衬底上的 ZnO 薄膜材料的生长和特性研究的较少。本文主要利用等离子体辅助分子束外延的方法在 Si 衬底上生长 ZnO 以及对其结构和光学性质进行研究。具体内容包括三个方面：1. 研究了衬底温度对氧化锌薄膜质量的影响。在 350℃-700℃温度范 围内生长了一系列 ZnO 薄膜。结果表明在较低的温度下，被吸附 到衬底上的原子由于迁移能力较低不易占据到正常的格位上，导致 晶体的结晶性下降；而在较高温度下(>650℃)，吸附系数较低的氧 原子容易从衬底表面脱附，而在薄膜中形成大量的氧空位。在我们 的实验条件下，X 射线衍射和光致发光结果表明最佳的生长温度为 550℃。通过变温光谱把室温下紫外发光的起因归结为自由激子发 射。2. 研究了低温缓冲层对 ZnO 薄膜结构和光学性质的影响。在 300℃温 度下生长了一层 ZnO 薄膜，由于生长温度较低 Zn、O 原子容易被 吸附到衬底的表面导致非定形的 ZnO 的生长，有效减缓了衬底与 ZnO 之间的晶格失配带来的影响，降低了失配位错和缺陷的产生。 X 射线衍射、原子力显微镜、RHEED 和光致发光的结果表明，在 低温缓冲层上选择最佳温度(550℃)生长 ZnO，无论是样品的表面形 貌，结构还是样品的光学性质都得到了明显的改善。由此，我们得 出结论，低温缓冲层的引入很好的提高了 ZnO 薄膜的质量。3. 研究了低维 ZnO 薄膜结构的制备及其性质。通过氧等离子体处理 衬底上生长的 ZnO 薄层得到环状的“模板”结构，在 Si 衬底上得到 i<WP=4>了 ZnO 纳米管，在这里氧等离子处理最为关键。ZnO 纳米管的场发射阈值电场为 2.5V/μm。当电场是 7V/μm 时，发射电流密度可以达到 1mA/cm2。样品表现出了高的电流密度和低的发射阈值电场，这也为 ZnO 在平板显示和场发射方面应用提供了可能。