本文采用气相法和水热法生长了一维ZnO纳米材料,采用多种手段(SEM、XRD、TEM、Raman等)对它们的结构进行了表征,表明CVD法生长ZnO纳米线符合VLS机制,纳米线直径在100-200 nm之间,长度为十几微米；CVD法生长四针状ZnO纳米材料属于VS机制,所得纳米材料呈正四面体型,每条晶须长度为3-5μm,从根部到尖端,直径由200 nm逐渐变为50 nm；水热法合成的ZnO纳米棒阵列,纳米棒排列紧密,垂直于基片生长,单根纳米棒的直径50 nm左右,长度约为5μm。这三种ZnO纳米结构都为六角纤锌矿结构,纯度极高且高度结晶。气相法和水热法生长的纳米线都具有择优取向,沿[0001]向择优生长。组装了单根ZnO纳米线场效应管(FET),测量了它的输出特性曲线和转移特性曲线,并估算了它的各项参数。该场效应管为n型,载流子浓度和迁移率分别为1.15×108cm-1,20.5 cm2/(VS)；阈值电压约为-16.7V；Vds=+1.5 V、+2 V和+2.5 V时的低频跨导gm分别为34.0 nS、46.6 nS和59.9 nS；此外,在Vgs<0时,该场效应管会出现饱和现象。制备了基于ZnO纳米线场效应管的气敏传感器。测试了它在室温下对O2的灵敏度。发现它灵敏度高(室温下对1000PPmO2灵敏度1.5,体材料和薄膜材料无响应)、响应迅速(室温下,500PPmO2,响应时间：10 s,恢复时间：50 s)；当O2浓度在1000 ppm以内时,灵敏度与O2浓度基本成线性；单根ZnO纳米线具有自加热效应,这对纳米线的气敏性能有影响,当O2浓度为100 ppm,工作电流较小时(I<2μA),灵敏度随工作电流增大而增大,工作电流继续增大(I>2μA),灵敏度达到饱和。将四针状ZnO纳米晶须与TiO2粉末共同退火生成了Ti掺杂四针状ZnO纳米结构。掺杂后,样品仍为正四面体型样品,形貌未发生明显变化。将样品压片,组装成三明治结构的气敏器件,测试了其对乙醇的气敏性能。表明掺杂后,样品的气敏性能得到明显提高：最佳工作温度稍有降低(250℃降至240℃)；样品电阻变小；灵敏度比掺杂前高出一个数量级；响应和恢复时间变短。这是由于Ti4+扩散入ZnO晶格中部分取代Zn2+后,产生更多的自由电子,增加了氧吸附位,使得物理吸附的氧分子更容易得到电子生成氧负离子造成的。采用水热法在Au/Ni叉指电极上原位生长了ZnO纳米棒阵列。分别测试了该纳米阵列的湿敏性能(不同相对湿度下的电阻响应和电容响应)。当相对湿度从11%变至95%时,电阻和电容变化都在三个数量级以上。相比之下,电阻响应具有更高的灵敏度,更小的响应和恢复时间,电容响应则具有更加良好的线性。采用溶胶凝胶法在ZnO纳米棒阵列表面涂覆了TiO2层,得到了ZnO/TiO2核壳结构纳米材料并分析了其结构,表明TiO2是涂覆在纳米棒表面,涂覆后表面变粗糙,平均直径增加了约20nm。测试了ZnO/TiO2核壳层结构纳米材料室温下对不同相对湿度的电容响应。较之纯ZnO纳米棒器件,灵敏度得到了显著提高(相对湿度11%变至95%时,灵敏度达五个数量级),响应和恢复时间缩短,重复性和迟滞特性良好。采用交流阻抗谱法分析了纯ZnO和ZnO/TiO2的湿敏机制。在不同相对湿度下,工作机制不同：低湿度时,材料靠电荷跳跃迁导电；高湿度时,靠质子在水膜中的扩散导电。TiO2层修饰后,该临界点由75%RH降至33%RH,而且ZnO/TiO2样品的交流阻抗谱在相对湿度为大于33%RH时只剩下一条斜率为1的直线而ZnO样品中在相对湿度为95%时也没有出现这种情况,说明TiO2修饰后,样品的吸水性大大提高。这主要是由于ZnO的大的比表面体和表面TiO2层的超亲水性造成的,同时水分子更容易在ZnO和TiO2界面及TiO2层的晶界中发生毛细凝结现象,这使ZnO/TiO2对水分子的吸附增大,提高灵敏度。