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氧化锌(ZnO)是Ⅱ-Ⅵ族宽禁带的直接带隙化合物半导体材料,禁带宽度为3.37eV,激子束缚能60meV,是制备发光二极管和半导体激光器的一种有潜力的材料。由于ZnO通常沿着c轴方向生长,具有很强的自发极化和压电极化效应,在这个方向制备的量子阱有很强的内建电场,导致制备出的光电器件发光效率较低,发光峰红移。通过沿着垂直与c轴方向也就是非极性方向生长薄膜可以消除内建电场的影响。因此,我们开展非极性薄膜的生长、合金化和多量子阱研究,并采用IA族元素Na作为p型掺杂剂,开展了Na掺杂的非极性ZnO研究,为实现ZnO基光电器件应用探索出一条新的道路。本论文的研究工作主要包括以下内容：1.利用脉冲激光沉积技术在m面蓝宝石衬底上外延m面ZnO薄膜,系统的研究了生长温度、沉积压强对薄膜的影响。结果表明得到的ZnO薄膜都是沿着非极性m面方向生长的,不含有极性和半极性成分,在较高的温度和较低的压强下制备的薄膜晶体质量比较好。在r面蓝宝石上外延出a面ZnO薄膜,薄膜的摇摆曲线半高宽仅有0.47°,表面粗糙度1.7nm,比m面ZnO薄膜有更好的晶体质量。2.采用PLD方法在r面蓝宝石上制备了Na掺杂的非极性a面ZnO薄膜,实现了非极性a面ZnO薄膜的p型转变。研究了Na含量、生长温度和沉积压强对电学性能的影响。得到的p型薄膜最佳的电学性能为：电阻率102Ωcm,空穴迁移率1.41cm2/Ⅴ、s,载流子浓度5.19×1016cm-3。制备出a面取向的ZnO同质p-n结,I-V特性曲线有一定的整流效应,验证了薄膜的p型导电行为。3.制备出较好晶体质量的非极性ZnMgO和非极性ZnCdO薄膜,实现了非极性ZnO薄膜的带隙调节。研究了生长温度和压强对非极性ZnMgO薄膜的晶体质量和性能的影响。在550℃,1Pa下制备的非极性ZnMgO薄膜具有最好的晶体质量,摇摆曲线半高宽为0.53℃,AFM测试得到的表面粗糙度仅为1.54nm。Hall测试得到薄膜的电阻率为1.51Ωcm,载流子迁移率7.74cm2/Vs,载流子浓度1.88×1018cm-3,呈n型导电。通过改变沉积压强,我们可以引入13%的Cd而不出现分相,但此时是以极性取向占主导,可以引入7.2%的Cd而薄膜仍然保持单一的a面非极性取向,实现禁带宽度从3.30到3.01eV内变化。4.在r面蓝宝石上制备了一系列不同阱宽的10周期ZnMgO/ZnO多量子阱,阱宽从2.2到5.6nm范围内变化。XRD测试表明量子阱沿着a面(1120)方向生长,具有单一的非极性择优取向。截面TEM测试表明量子阱有很好的周期性以及陡峭的界面。观察到了不同阱宽量子阱在低温和室温下的量子限域效应。研究了量子阱中的激子局域化效应、激子束缚能和温度淬灭效应。在c面蓝宝石上我们采用相同的方法制备了一系列与a面多量子阱相同阱宽的c面多量子阱,发现在我们所设计的阱宽范围内,非极性多量子阱没有出现发光峰的红移,极性多量子阱在阱宽大于5nm后出现了明显的红移现象,也即量子限域斯塔克效应,同时非极性多量子阱比极性多量子阱有更高的电子-空穴限制效率,这对光电器件的应用有非常重要的意义。