Ⅱ-Ⅵ族半导体ZnO由于具有3.37eV的宽直接带隙和高达60meV的激子束缚能,有望成为短波长发光器件的基础材料。ZnO的激光是目前的研究热点之一,自ZnO纳米棒的光抽运激光报道以来,人们投入了很大的热情研究ZnO纳米棒的各种激光现象,随机激光便是其中重要的一种。随机激光器由于不需要常规的谐振腔,因此更有利于缩小器件尺寸,在光电子领域有着诱人的应用前景。要使随机激光器得到实际应用,电抽运是重要的前提之一。对于ZnO纳米棒的随机激光而言,国际上还没有实现电抽运的报道。本文在硅衬底上生长了ZnO纳米棒阵列,在此基础上制备了结构为金属(Au)/绝缘体(SiO_x)/半导体(ZnO纳米棒阵列)的MIS器件,实现了ZnO纳米棒阵列的室温电抽运随机激光。本文取得如下主要结果:采用籽晶辅助化学水浴沉积法制备ZnO纳米棒阵列,即:采用直流反应磁控溅射法制备C轴取向的ZnO薄膜,以此作为籽晶层,利用化学水浴沉积法制备ZnO纳米棒阵列。研究表明,为了获得垂直取向、高度均匀的ZnO纳米棒阵列,需要满足以下条件:(1)作为籽晶层的ZnO薄膜需要在较高的温度(如:300℃)下沉积,以保证薄膜中的晶粒得到良好的晶化,这对ZnO纳米棒阵列沿垂直于衬底的方向生长非常重要;(2)需要在足够高的水浴温度(如:90℃)生长,以保证纳米棒良好的结晶性;(3)化学水浴的前躯体溶液中的Zn源浓度需足够高(如:0.03M),以保证纳米棒高度的均匀性。此外,后续700℃的热处理可使ZnO纳米棒阵列的结晶性得到改善,因而它的近带边紫外发光增强而在可见光区域与缺陷相关的发光减弱。制备在硅衬底上的基于ZnO纳米棒阵列的MIS器件随着正向偏压的增大,ZnO纳米棒阵列的紫外电致发光由自发辐射转变为随机激射。器件的输出光功率——电流特性表明,在阈值电流以上,输出光功率与电流几乎成线性关系,意味着光增益的饱和,表现出激光的典型特性。随着正向电压/电流的增大,器件的随机激光的峰位数增加而总体强度增大。此外,在不同方向上测得的随机激光的峰位和强度各不相同;在一给定正向偏压下多次测量得到的随机激光的峰位和强度也不相同。上述现象反映出随机激光的特征。从能带图的分析出发,我们认为器件在正向偏压下注入的电子和空穴主要集中在SiO_x/ZnO纳米棒界面附近,因而它们的浓度相当高。在一阈值电压之上,SiO_x/ZnO纳米棒界面附近的区域会形成粒子数反转,因而产生受激辐射而导致光增益。另外一方面,在SiO_x/ZnO纳米棒界面附近的区域传输的光将受到多次散射。在多次散射的过程中,自发辐射产生的光在获得光增益的同时也遭到各种原因导致的光损耗。当光增益大于光损耗时,产生了随机激光。研究还表明,ZnO纳米棒垂直于衬底的生长以及其高度的均匀性对器件产生随机激光而言是非常重要的。否则,在多次散射的过程中,由于光损耗太大而不能满足产生激光的条件。