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ZnO作为II-VI族直接宽禁带半导体材料，在室温下的禁带宽度约为3.37eV，对应紫外波段的光子能量，且ZnO具有较高的化学和热稳定性，较强的抗辐射损伤能力，来源丰富，电子诱生缺陷较低等特点，适用于制备高性能的紫外探测器。而ZnO在掺杂后形成的合金可调节其禁带宽度，并与ZnO的晶格失配度及热膨胀系数差别较小，可构成量子阱或超晶格结构被广泛地应用于光电器件中，提高光电性能，所以带隙工程的开展有利于推进实用的高性能的ZnO基光电器件的开发。尤其是对于ZnO基紫外探测器件，ZnO基三元合金具有可调控其探测波段到日盲区的特点，在此基础上所实现的紫外探测器在军事和民用领域具有广泛应用。基于此，本文采用掺杂的方式调制ZnO的禁带宽度，使ZnO基三元合金材料的光学禁带宽度达到4.4eV以上，获得可用于日盲紫外光波段探测的ZnO基光电探测器；同时，通过控制掺杂技术开发ZnO基异质复合结构，可应用于高性能的紫外光电发射探测器件。论文的主要内容和创新性结果如下：1.采用溶胶—凝胶方法制备了Mg、Cd、Al掺杂的ZnO基三元合金薄膜，并对其微结构和光电性能进行研究，分析其掺杂效率和光学禁带调制效应，获得掺杂对ZnO薄膜禁带宽度调制的规律，并从不同元素掺杂引起Zn3d电子结合能变化的角度探讨了其禁带调制的机理。2.采用射频磁控溅射法制备AlxZn1-xO（AZO）合金薄膜，研究不同掺Al浓度对其微结构和光电性质的影响规律，研究表明： Al浓度增大到20at%会导致ZnO纤锌矿结构的消失，表明掺Al的固溶度在20at%以内，而当掺Al浓度达到30at%则出现新的晶相；且随掺Al浓度增加，薄膜中晶粒细化，电阻率大幅上升；通过改变Al组分可较大地展宽光学带隙，在Al浓度为30at%时带隙被展宽至4.43eV。3．探讨氧气氛对AZO合金薄膜导电性的影响，并通过对其微结构和光电特性的研究发现：溅射过程中通入少量氧气有利于获得结晶质量较好的c轴择优取向薄膜；而纯氩气氛下溅射的薄膜具有很低的电阻率，拉曼测试和SEM分析表明其存在特殊的内建电场和c轴取向平行于膜面的晶粒；溅射过程中氧分压的增加会导致薄膜的绝缘性能增强；其透光谱显示光学吸收边发生明显蓝移。4．研究AZO合金薄膜的光电响应性能，结果表明：掺入Al可抑制ZnO薄膜中氧空位缺陷的形成，Al浓度的增大使得薄膜的绝缘性能增强，有利于实现暗电流低的光电探测器件，提高其光暗电流比，尤其是可以抑制慢速的氧气吸附和解吸附反应，从而提高器件的响应速度。获得的快速响应的AZO探测器在紫外光照下显示出对称的非线性特征，即采用元件替代方法将光敏电阻应用于蔡氏电路时，在变型蔡氏电路中可产生三涡旋光电混沌吸引子。5．研究掺Al对AZO薄膜表面势垒和功函数的影响，通过对不同Al浓度AZO合金薄膜的C-V测试，获得其表面接触势垒高度随Al浓度增加而减小的规律；分别从理论计算和I-V-T测试拟合研究了5at%掺Al对ZnO薄膜表面功函数的影响，两种方式获得的表面功函数值分别下降了0.09eV和0.098eV。以上研究结果表明掺Al使得AZO薄膜的费米能级上移至导带，从而形成较小的表面势垒，有利于电子从表面逸出。6．研究将AlxZn1-xO薄膜用于实现NEA紫外光电阴极，制作AZO阴极真空光电管，其光暗电流相差两个数量级以上。采用高导电AZO薄膜作为透明导电底电极，在其上诱导生长阳离子空位为主导的AZO纳米晶表面层，由以上掺杂调制技术获得的AZO异质复合结构阴极材料，因为底电极和阴极膜同属AZO材料体系，界面间结合紧密，并能有效实现能带调制，具有良好的紫外光电发射性能。在铯激活条件下的测试结果为：暗电流为0.2nA，在254nm波长的紫外光照射下产生220nA光电发射电流，光暗电流比达到103数量级。