以ZnO、TiO₂、SnO₂为代表的氧化物半导体材料具有良好的化学稳定性、生物相容性、电化学活性和电子传输特性,在光电子学、电化学、磁学、催化化学等领域有着巨大的应用潜力。核壳异质结构是一种通过对核心层材料进行表面修饰和包覆生长而形成的具有特殊性能的复合结构。尤其是一维氧化物核壳纳米棒阵列具有许多不同于单一结构的独特的物理化学性质,在光催化、光电传感器和太阳能电池等领域受到研究人员的广泛关注。本文以ZnO纳米棒阵列为基础,构建氧化锌/钛酸锌和ZnO/SnO₂核壳异质结构,通过对其进行结构优化和修饰改性,进一步研究了结构参数、掺杂浓度等与核壳异质结构的光催化性能和紫外光探测性能之间的关系,并对相应的物理机制进行了探索。具体研究内容如下:一、以水热法制备的ZnO纳米棒阵列为模板,采用液相沉积法制备氧化锌/钛酸锌核壳纳米棒阵列。研究了沉积时间、退火温度等对氧化锌/钛酸锌核壳纳米棒阵列的表面形貌和晶体结构的影响,发现退火温度高于600℃时,非晶TiO₂壳层开始转变为钛酸锌壳层,并且钛酸锌壳层的结晶相随着沉积时间而改变;进一步研究了氧化锌/钛酸锌核壳纳米棒阵列的结构参数与紫外光催化性能之间的关系,发现其具有良好而稳定的光催化活性,并对其光催化机制进行了探索。二、使用微波氮等离子体对氧化锌/钛酸锌核壳纳米棒阵列进行N掺杂,研究了氮等离子体处理时间与核壳纳米棒阵列的晶体结构、N掺杂浓度、光学性能之间的关系,发现随着等离子体处理时间的增加,钛酸锌壳层逐渐由立方相的Zn₂TiO₄向六方相的ZnTiO₃转变,同时替位掺杂的N原子浓度也随之增加,光学吸收边也随之向可见光区移动,吸光度也显著增加;进一步研究了氮等离子体处理时间与氧化锌/钛酸锌核壳纳米棒阵列的可见光催化性能之间的关系,并对可见光催化机制进行了讨论。三、基于ZnO/Zn₂TiO₄核壳纳米棒阵列,制备了核壳异质结构的金属-半导体-金属（MSM）型紫外光探测器,并对其紫外光探测性能进行了研究。发现Zn₂TiO₄壳层可以有效提高紫外光探测灵敏度,并且能有效的改善器件的响应和恢复速度,进一步讨论了其中的光探测机制。四、采用液相沉积法制备纳米晶SnO₂壳层,构建ZnO/SnO₂核壳纳米棒阵列,研究了退火温度对ZnO/SnO₂核壳纳米棒阵列的晶体结构的影响。进一步制备基于ZnO/SnO₂核壳纳米棒阵列的紫外光探测器,并对其紫外光探测性能进行对比研究。结果表明,与单一的ZnO纳米棒阵列相比,纳米晶SnO₂壳层可以有效改善器件灵敏度,增幅达10倍以上,器件的响应和恢复时间也大幅降低;5V偏压下,核壳异质结构紫外光探测器的响应度高达4.653A/W;这主要归因于纳米晶SnO₂壳层对深能级缺陷和表面态的有效抑制。