ZnO单晶是一种直接宽带隙化合物半导体材料，其室温禁带宽度为3.37eV、激子束缚能高达60meV，在短波长发光二极管、紫外半导体激光器等光电子领域有应用潜力和优势。原生ZnO单晶为n型导电，通常认为这是由于氧空位，锌填隙等本征缺陷产生，使得掺杂过程中存在自补偿效应，导致p型导电难以实现，从而限制了ZnO单晶的实际应用。因此有必要对ZnO单晶中的缺陷和杂质的形成、形成机理、结构属性及电学补偿作用等开展深入研究。为提高掺杂激活效率，需要对掺入杂质原子的占位、缺陷复合体、热稳定性、材料物性等开展研究。本论文研究了气相法生长的原生及退火处理n型ZnO单晶的残留施主缺陷和杂质、电学补偿和深能级缺陷，在此基础上进行了离子注入掺杂研究，取得的主要研究成果如下:　　1)采用闭管籽晶化学气相传输法(CVT)，用C做为传输剂，使用4N纯度的ZnO原料生长了n型ZnO单晶。通过辉光放电质谱(GDMS)测试，发现ZnO单晶样品中作为施主的Ⅲ族金属杂质及其它杂质含量较低，达到6N纯度。这一现象表明CVT法生长ZnO具有提纯效果，给出了提纯机理的分析。通过变温Hall测试，求得ZnO单晶样品中的主要的两个施主的激活能分别为34meV和68meV。通过红外吸收谱测试，发现CVT-ZnO单晶样品中存在C-H和C-H2复合体缺陷，但没有O-H复合体缺陷，这一现象与其富锌生长条件下氧空位浓度高有关。经高温退火后，C-H复合体缺陷分解，C作为施主对材料的电学性质产生影响。　　2)利用深能级瞬态谱仪(DLTS)对原生及退火ZnO单晶的深能级缺陷进行了研究，观察到能级位于0.3eV、0.61eV、0.736eV和1.071eV处的几个深能级缺陷。与水热法、熔体法生长的ZnO单晶相比，原生CVT-ZnO单晶所含深能级缺陷的数量较多。经高温退火处理后，仅有位于0.61eV处的缺陷的浓度增加，其它缺陷的浓度显著降低。结合ZnO单晶生长化学配比条件和退火条件给出了缺陷的属性分析及其对单晶性能的影响。　　3)采用离子注入的方法对ZnO单晶进行V族元素(P、As、Sb)的注入掺杂。通过SRMI软件模拟，选择注入的能量和剂量，实现掺杂元素的均匀分布，在样品中形成了一个均匀注入层。通过荧光光谱测试发现，注入后在450nm-600nm范围与深能级缺陷相关的宽带边峰消失，退火后宽峰重新出现。Raman谱测量表明注入后产生了新的LO振动模式，与空位缺陷或是复合缺陷相关。综合上述结果，断定离子注入后产生了复合缺陷XZn-2VZn（X代表五族元素）。　　4)重点对多种能量和剂量Sb离子注入的ZnO单晶进行了研究。结果表明Sb离子注入退火处理后ZnO晶格完整性较好，但晶体呈现高载流子浓度n型导电和反常高迁移率现象。通过双层电导模型拟合，求得离子注入层的电子浓度与离子注入浓度接近，给出了反常高电子迁移率的机理分析。观察到离子注入后产生新的Raman局域振动模式并对其产生原理进行了分析。