首先介绍了稀磁半导体（DMS）基本理论和ZnO的结构、性质、用途以及ZnO基DMS的研究现状,DMS是本文研究主要内容。本文实验选择铜作为磁性阳离子掺杂到ZnO薄膜中,铜及其氧化物都没有铁磁性,掺入到氧化锌晶体中具有室温铁磁性,说明这种铁磁性是来源于ZnO：Cu内在的磁性,而不是来源于磁性杂质。铜的核外电子分布为3d¹⁰4S¹,所以Cu¹⁺(3d¹⁰)没有未配对电子,而Cu²⁺（3d⁹）具有一个未配对电子,没有配对的单电子在ZnO晶体中产生了磁性。我们用脉冲激光沉积（PLD）的方法在Si衬底上制备了掺Cu的ZnO薄膜,并用多种方法对ZnO薄膜的结构和性质进行了表征,结果表明我们制备的n型ZnO掺Cu的薄膜在室温下具有铁磁性,但一旦额外引入的电子,如掺入三价Al元素,样品则室温铁磁性下降甚至消失。另外我们在不同的温度和气氛下对样品进行热处理,在Ar气氛下,700℃时热处理掺2%和5%Cu样品,其铁磁性几乎消失成为顺磁体,而掺8%Cu样品还具有一定铁磁性。这些实验结果表明,p型半导体掺杂并不是产生DMS的铁磁性的必要条件,n型半导体掺杂一样产生铁磁性。电子载流子的浓度高低会影响稀磁半导体室温铁磁性。当电子载流子的浓度低的时候ZnO：Cu的薄膜在室温下表现出铁磁性。当电子载流子的浓度高的时候ZnO：Cu的薄膜的铁磁性消失。我们用模型可以解释额外引入电子时样品铁磁性降低原因,如果ZnO薄膜氧空位缺陷少、电子浓度低的时候。在缺少电子环境下Cu在ZnO晶体里容易失去电子变为Cu²⁺（3d⁹）,二价Cu有一个没配对电子可以提供1.73μ_B波尔磁矩,掺杂Cu越多样品饱和磁矩就会越大。反之当电子浓度较高环境时Cu离子容易得到电子变为Cu¹⁺(3d¹⁰)此时一价Cu就没有不配对电子,不能提供1.73μ_B波尔磁矩,因此饱和磁矩就降低。假若电子浓度更高就有可能测量不出室温铁磁性。还有在不同条件下制备ZnO物理性质相差很大,这就是为什么有许多报导同样掺杂磁性阳离子在ZnO薄膜中没有室温铁磁性原因。该实验表明不管是n型半导体还是p型半导体掺杂磁性阳离子都有可能产生室温铁磁性,p型半导体并不是必要条件,n型半导体也可以产生室温铁磁性,前提条件是电子载流浓度不能太高。我们的工作纠正了之前的观点。还研究了Cu的价态与磁性的关系。其次我们利用反应气相沉积法（RVD）在合适的工艺条件下,在Si衬底上成功制备出ZnO纳米花,为了真正能应用ZnO纳米结构制备器件,我们对其表面物理性能进行了改性处理。表面改性有很多种方法,比如在半导体工业中常见的离子注入方法。但是这些方法大多都不适用于对纳米结构进行改性。因为纳米结构表面形貌复杂,表面积巨大,常用的表面改性方法,要么难以做到100%覆盖整个纳米结构表面,要么会破坏原有的纳米结构表面形貌,所以我们需要采用一种不会破坏纳米结构原有形貌,又能充分覆盖整个结构表面的改性方法。我们采用原子层沉积（ALD）方法,在ZnO纳米结构上包裹一层很薄的同质ZnO薄膜,结果发现,这种包裹生长的薄膜,可以在不改变原有纳米结构表面形貌的基础上,有效的改善其光学性能,为纳米结构的器件应用奠定了基础。Cu₂O作为一种本征p型的直接带隙半导体材料,最近也受到广泛关注。我们利用原子层沉积技术和磁控溅射成功制备出p-Cu2O/n-ZnO异质结,实验测试结果显示p-Cu2O/n-ZnO异质结具有整流特性。该工作为进一步得到过渡金属氧化物半导体异质结器件应用奠定了基础。