氧化鋅（ZnO）是一種具有60meV激子結合能的直接寬禁帶半導體材料✘◕◕，其帶邊發射為3.37eV✘◕◕，因為其室溫下激子可以穩定存在✘◕◕，並且激子相關的發光效率在理論上比普通的電子空穴等離子效率高✘◕◕，多年來一直作為一種新型高效率發光材料而被廣泛關注✘◕◕，而氧化鋅的奈米結構·◕✘☁·：奈米線◕₪₪₪·、量子點◕₪₪₪·、奈米管等易於合成✘◕◕，其相關的發光器件也被大量研究✘◕◕，尤其是奈米線基發光器件取得了大量的新進展↟╃₪。
但是ZnO奈米線發光器件距離應用還面臨著諸多問題✘◕◕，本文基於這些問題展開了研究✘◕◕，取得的主要結果如下·◕✘☁·：（1） p-n結器件是實現高效氧化鋅發光器件的最優選擇✘◕◕，但是長久以來✘◕◕，困擾p-n結器件的最大問題就是同時具備高空穴濃度✘◕◕，高遷移率的p型氧化鋅一直沒有研製成功↟╃₪。基於此問題✘◕◕，透過採用MIS結構✘◕◕，實現了高結晶質量的奈米線陣列的高強度（3.7w）發光二極體✘◕◕，研究結果證明了c軸取向性一致的氧化鋅奈米線可以替代薄膜實現高效的發光器件↟╃₪。（2）高結晶質量的氧化鋅材料是實現高效氧化鋅發光器件的基礎✘◕◕，但是難於獲得↟╃₪。對於氧化鋅薄膜材料來說✘◕◕，由於與傳統襯底（藍寶石✘◕◕，矽）的晶格失配較大✘◕◕，很難形成單晶薄膜✘◕◕，而氧化鋅單晶襯底的造價過於昂貴✘◕◕，無法在應用中廣泛使用↟╃₪。這些都為高結晶質量的氧化鋅材料的製備造成了困難↟╃₪。基於此問題✘◕◕，透過最佳化MOCVD的生長工藝✘◕◕，製備了高結晶質量的氧化鋅單晶奈米線陣列✘◕◕，其c軸取向性一致✘◕◕，可以取代薄膜作為高效發光材料✘◕◕，在高質量的氧化鋅奈米線的基礎上製備了Au/MgO/ZnO的異質結✘◕◕，實現氧化鋅奈米線的電泵浦隨機鐳射現象↟╃₪。（3）高效的氧化鋅的帶邊發射是實現高效自由激子相關的基礎✘◕◕，但是缺陷相關的發光多數佔主導✘◕◕，這導致了器件的禁帶發光較弱✘◕◕，器件的壽命較短↟╃₪。基於此問題✘◕◕，透過利用能帶工程✘◕◕，利用氧鋅鎂和氧化鋅異質結對載流子輸運的限制✘◕◕，獲得了完全由氧化鋅帶邊發射為主體的發光器件✘◕◕，在有效的抑制了缺陷相關的發光同時✘◕◕，實現了長壽命（20多小時）✘◕◕，純紫外發光二極體↟╃₪。這證明了氧鋅鎂與氧化鋅異質結器件的載流子限制優勢✘◕◕，為實現高效的氧化鋅帶邊發射提供了借鑑↟╃₪。
