氧化锌是一种具有六方结构、宽禁带半导体材料。室温下的禁带宽度为3.36eV，特别是它的激子结合能高达60毫电子伏，在目前常用的半导体材料中首屈一指。这一特性使它具备了室温下短波长发光的有利条件。此外，氧化锌具有很高的导电性，很高的化学稳定性和耐高温性质。而且它的来源丰富，价格低廉。这些优点使它成为制备光电子器件的优良材料，极具开发和应用的价值，也引起了众多科研工作者的广泛兴趣，使其成为研究热点。　　 通过文献调研发现，在提高ZnO薄膜发光效率的研究中存在一些重要的基础工作有待完成。如退火对氧化锌薄膜的本征缺陷的影响，缓冲层以及复合层对氧化锌薄膜结构和光学性质的影响，金属锌薄膜的热氧化研究以及氧化锌薄膜的改性研究等。　　 本文以金属锌为靶材，通过直流磁控溅射技术在室温下制备了不同化学计量比的氧化锌薄膜。获得氧化锌薄膜的结构和光学性质随氧分压变化的规律为：薄膜的结构相随着氧分压的增加依次为金属锌、金属锌和氧化锌共存相、氧化锌以及C轴取向的氧化锌相；随着氧分压的增加，氧化锌薄膜的应力逐渐增大、吸收截止边发生紫移；且氧化锌紫外发射增强，可见光发射得到抑制。　　 通过一系列氧化锌薄膜的温度实验后发现：在空气气氛中，随着退火温度的升高，ZnO薄膜的结晶质量提高，其荧光发射增强。ZnO本征气氛的退火可使薄膜的化学计量比得到改善，与常规退火相比，其紫外发射进一步增强而可见光发射受到抑制。通过金属锌与氧化锌面对面的退火实验，制备出ZnO：Zn薄膜。与常规制备的氧化锌薄膜相比，ZnO：Zn薄膜的化学计量比有所降低，但是面对面技术由于能够提高薄膜的辐射跃迁几率，其荧光发射得到增强。通过使用不同的退火温度，研究了氧化锌薄膜的可见发射变化规律。研究结果表明，氧化锌薄膜的可见发射峰位和强度的变化主要是由于薄膜中缺陷稳定性决定的。　　 实验采用了ZnO作为同质缓冲层以减弱基底对薄膜的影响。结果表明：随着膜层厚度的增加，薄膜的生长受基底的外延影响减小，其发射强度呈现出周期性的变化规律。通过制备氧化锌复合层薄膜，可以使薄膜的结晶质量提高，荧光发射增强。对于氧化锌/氟化镁复合层薄膜，ZnO/MgF2、ZnO/MgF2/ZnO结构的复合层均能使氧化锌的结晶质量提高(其中氟化镁为非晶态)，荧光发射强度分别提高了2.8和6.6倍。对于ZnO/ITO复合层薄膜，ZnO/IFO复合结构则使ZnO结晶质量变差，表现为非晶态。而ZnO/ITO/ZnO结构则使ZnO的结晶提高。并且通过与ITO的复合，发现两种复合结构的薄膜荧光发射强度分别提高了4.3倍和10.4倍。　　 采用金属锌薄膜的热氧化技术，制备出高质量的氧化锌薄膜。通过对比研究发现，薄膜的结构和光学性质受氧化温度及速度的影响很大。高温氧化后的样品的结晶质量明显优于低温氧化的样品，慢速氧化的要优于快速氧化的。在透过曲线中，快速退火的样品透过率明显高于慢速退火样品。在荧光方面，通过慢速氧化的样品荧光发射强度远远高于(约25倍)快速氧化法的样品，且可见光发射得到抑制。快速退火制取的样品的可见发射强度随着退火时间的增加而下降。　　 本论文还采用了激光辐照和离子轰击等后处理手段对氧化锌薄膜进行了改性实验研究。随着扫描激光功率密度的增加，氧化锌薄膜的结晶质量提高、应力释放、光学带隙变窄、荧光发射增强。离子束轰击有助于提高薄膜的致密性，但是不能提高薄膜结晶质量、增加辐射跃迁几率，因此薄膜的荧光发射得不到增强。