ZnO半导体材料具有光学、电学、磁学等性能,是制备多功能器件的理想材料。ZnO稳定p型的控制机制和室温铁磁性的产生机理是限制该材料应用的关键。而对ZnO实现有效掺杂及控制内部缺陷种类、数量是解决上述问题的主要途径。但是,掺杂ZnO薄膜在生长过程中容易形成第二相和缺陷,对掺杂ZnO薄膜的磁、光、电学性能产生显著的影响。因此,需要对掺杂ZnO薄膜的生长过程进行系统研究,揭示第二相与缺陷的形成机制,为掺杂ZnO薄膜的电性能和磁性能的控制奠定基础。本文采用电沉积、真空热蒸发等薄膜制备方法与分子动力学模拟相结合,研究掺杂ZnO薄膜的生长过程,揭示第二相与缺陷的形成机制。主要考察掺杂成分、金属膜生长方式、氧化温度、强磁场条件等因素对生长过程的影响规律,确定第二相与缺陷的形成机制及其与电性能和磁性能的关系。主要开展了以下研究:电沉积和真空热蒸发金属膜氧化生长掺杂ZnO薄膜研究、RF（射频等离子体）原子源辅助真空热蒸发原位生长掺杂ZnO薄膜研究、分子动力学模拟掺杂ZnO薄膜生长过程研究。主要结果如下:（1）生长方法对掺杂ZnO薄膜中第二相和缺陷形成的机理研究采用电沉积、真空蒸发等薄膜制备方法与分子动力学模拟相结合的手段系统地研究了氧化生长与原位生长的ZnO:Co和ZnO:Cu薄膜内第二相与缺陷的形成机制。氧化生长掺杂ZnO薄膜的表面质量和结晶性较差,而原位生长的薄膜表面光滑致密,表面质量和结晶性整体显著高于氧化生长薄膜的情况。在氧化生长和原位生长制备的ZnO:Co薄膜中,掺杂的Co以Co2+态存在,超过掺杂量的Co以第二相金属Co形式存在。在原位生长的ZnO:Cu薄膜中,Cu以Cu2+和Cu+两种掺杂态存在,随着薄膜中Cu含量的增加,Cu2+变为Cu+态,并出现了少量的Cu2O第二相。另外,Cu和Zn原子易于在薄膜的沉积过程中形成Cu-Zn相,从而导致ZnO薄膜的主要缺陷由施主型VO变为受主型VZn。（2）强磁场对氧化生长过程的影响研究强磁场的磁化能与热能的共同作用可以提高氧化生长薄膜的结晶性。而强磁场对氧化生长过程的作用效果取决于Zn金属膜的表面微观结构,当表面疏松时,强磁场易于促进Zn的氧化,降低VO含量,当表面致密时,强磁场则会抑制Zn的氧化,提高薄膜中VO含量。另外,强磁场对Co和Cu元素在氧化过程中的扩散均起到阻碍作用。强磁场的洛伦兹力可以改变氧化生长过程中O2-的吸附位置,导致氧化生长后薄膜的表面形貌发生改变。（3）第二相和缺陷对薄膜磁性和导电性的影响研究在ZnO:Co薄膜中,Co2+不是磁性的主要来源,而磁性与第二相金属Co含量密切相关,当第二相金属Co含量较多时,第二相金属Co为磁性来源;较少时,VO为磁性来源。在ZnO:Cu薄膜中,当只存在Cu2+态时,薄膜呈n型导电;而当Cu+态掺杂含量增加时,薄膜呈现p型导电。另外,薄膜中大量存在的VZn有助于降低自补偿效应,稳定ZnO:Cu薄膜的p型导电性。因此,Cu+替位和VZn是ZnO:Cu薄膜呈稳定p型导电的主要原因。