ZnO是II-VI族宽禁带（3.37 eV,室温）半导体材料,其激子束缚能高达60 meV,因此,容易在室温或更高温度获得紫外光发射,适于制作紫外及深紫外光电器件。本论文针对当前ZnO的研究难点,利用脉冲激光沉积（PLD）技术,制备了高质量ZnO和MgZnO薄膜,构建了不同结构、不同取向的MgZnO/MgO和ZnO/MgO应变多量子阱结构,围绕它们的结构性质和光学性质开展了系列研究工作,主要内容如下:系统地研究了衬底温度、氧气压强和激光功率密度对ZnO薄膜的结晶和光学质量的影响,优化了工艺条件。在此基础上,采用等离子体辅助PLD技术,氮化处理Si（111）表面,之后生长高质量ZnO薄膜。结果表明,氮化层的引入克服了在非极性半导体上生长极性半导体存在的界面电荷失衡问题,对生长初期降低ZnO/Si（111）界面缺陷密度,进而获得高质量ZnO薄膜起到了关键性作用。基于X射线光电子能谱深度分析,提出了界面处Si-N-Zn-O的成键构型,并借助自然键轨道理论模拟对其合理性及稳定性给予充分证明。为拓宽ZnO在紫外及深紫外波段的光学带隙,在全组分范围内制备了系列Mg_xZn_1-xO合金薄膜,系统地研究了其结构和光学性质。当x<40%时,Mg_xZn_1-xO为纤锌矿结构;x>50%时,为岩盐矿结构;40%<x<50%时,为二者并存的混相结构。在全组分范围内,Mg_xZn_1-xO的光学带隙可以在紫外及深紫外波段连续可调。随着Mg组分增大,其紫外光发射峰位从3.3 eV逐渐蓝移到3.8 eV,当Mg组分达到40%时,紫外光发射峰位不再继续蓝移,这可能是合金无序造成的富Zn局域态所致。为了研究Mg_xZn_1-xO薄膜在光探测方面的应用,构建了Au/Mg_0.21Zn_0.79O和Au/NiO/Mg_0.21Zn_0.79O结构紫外光探测器。其光响应特性表明,NiO层的加入提高了探测器的光响应度和量子效率,这是热载流子在具有高电场强度的NiO层内加速时的雪崩过程所致。在c-Al₂O₃和m-Al₂O₃衬底上制备了MgZnO/MgO和ZnO/MgO应变多量子阱纳米柱。纳米柱垂直衬底表面生长,Z衬度截面扫描透射电镜和组分线扫描分析表明,沿纳米柱轴向形成了多量子阱结构。高分辨电镜表明,在具有较大晶格失配的MgZnO和MgO,ZnO和MgO层间均获得了高质量界面的外延生长。值得注意的是,随着阱层厚度减薄,它们均经历了从六角相到立方相的结构转变过程。X射线分析及计算结果表明,阱层材料内巨大的压应力是诱导这一结构转变过程的主要原因,其有利于将低Mg组分MgZnO合金甚至ZnO稳定在立方相。特别的是,层内压应力还导致带隙宽化,在261³31 nm范围内获得了源自MgZnO层的波长可调的深紫外光发射,据作者掌握的资料,261 nm是目前关于MgZnO光发射报道中的最短波长。该研究中的应力诱导阱层结构转变为获得稳定的立方相ZnO及全组分立方单相Mg_xZn_1-xO合金提供了一种可行的方法。