具有3.37eV能带宽度和60meV室温激子束缚能的ZnO,凭借其优良的光电性能和丰富的纳米形貌结构,一直吸引着科研工作者的研究兴趣。相关研究表明纳米结构的ZnO半导体材料有望在光电子、太阳能、传感器以及生物器件方面有着广泛的应用前景。一直以来,掺杂和微观形貌调控是改善材料性能的两个主要手段。对于ZnO纳米材料,关于这两方面的研究目前已取得了很大的进展,但在一些方面(比如P型掺杂以及根据器件应用合理裁剪材料的微观形貌)仍然存在着很大的挑战。Al掺杂ZnO薄膜被认为是替代铟锡氧化物(ITO)薄膜的最佳候选透明电极材料。Co掺杂ZnO是目前备受关注的稀磁氧化物半导体候选材料。合成具有特定形貌的Al、Co掺杂ZnO纳米材料及其性能研究对于促进ZnO基纳米结构的器件应用、指导其他功能氧化物的设计合成具有重要的意义。本文主要以Al或Co掺杂的ZnO纳米材料为研究对象,通过微观形貌设计,采用溶胶凝胶和溶剂热相结合的方法,在低温条件下制备出了高透明Al掺杂ZnO多孔网状薄膜,并在此基础上拓展,进一步合成了Co掺杂ZnO多孔薄膜。之后利用溶剂热方法,还合成了重掺杂的Zn1-CoxO纳米棒。研究了ZnO基纳米材料的微观形貌、结构、光学和磁学性能。此外,探讨了生长温度、时间、NaOH含量以及掺杂源对这些性能的影响。在此过程中,我们利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变化红外光谱(FTIR)、荧光光谱仪(PL)、紫外可见分光光度计(UV-vis)以及振动样品磁强计(VSM)等手段对上述ZnO基纳米材料进行了表征,并探讨了生长温度、时间、NaOH含量以及掺杂源对ZnO的形貌、结构和性能的影响及多孔薄膜的生长机制。本论文的主要研究内容归纳如下：1、首次通过溶剂热结合溶胶凝胶方法合成了高透明的Al掺杂ZnO多孔网状薄膜。通过调节生长温度,时间以及填充液中NaOH含量,薄膜表面形貌由纳米片状结构演化为多孔网状结构。填充液中的Al以及NaOH含量对薄膜的表面形貌产生了显著的影响。针对生长现象,提出了一种可行的生长机理。通过X射线衍射仪(XRD)和能量色散X射线谱(EDS)的表征说明了Al成功掺入了ZnO的晶体结构中。这种多孔网状薄膜展现了典型的纤锌矿ZnO晶体结构并且具有较强的紫光发射。UV-vis分析表明这种薄膜具有良好的可见光透过性。并且随着温度的增加样品的吸收边发生蓝移现象。2、依赖于ZnO种子层,在溶剂热环境下一种形貌可控的Co掺杂ZnO(Zn1-xCoxO)薄膜制备成功。研究了不同掺杂百分比对样品的微观形貌和结构、光学、磁学性能的影响。实验表明,Co掺杂量对于合成薄膜的表面形貌变化有着重要影响。SEM的表征结果显示Zn1-xCoxO薄膜的形貌是一致的并且呈多孔状。XRD和EDS表明Co成功掺入了ZnO晶体结构中。TEM和高分辨电子显微镜(HRTEM)表征结果显示薄膜具有良好的结晶质量。所有样品都具有较强的紫光发射和紫外吸收。此外,Zn1-xCoxO薄膜通过VSM表征还显示出室温铁磁性能。3、通过一种新型的溶剂热思想,成功制备了一维重掺杂的Zn1-xCoxO(x=0.05,0.1,0.15,0.2)纳米棒。这种纳米棒呈现六棱柱状,并且一端为尖锥型。通过对样品的TEM和HRTEM的分析表明,样品具有良好的单一纤锌矿结构。XRD和EDS证明了Co掺入了ZnO的晶体结构中,XPS的表征结果也支持这一观点。这种特定形貌的纳米棒除具有较弱的紫外发射外,还呈现出明显的蓝绿光发射。讨论了相应的荧光发光机理。通过UV-vis吸收光谱我们识别了Co2+在ZnO晶体中的环境。此外,样品的室温(300K)VSM表征还显示这种Zn1-xCoxO纳米棒具有良好的室温铁磁性能。