直接宽禁带半导体氧化锌是最有潜力的光电材料之一,已经应用于太阳能电池、发光二极管、室温紫外激光器、气体传感器、场效应晶体管、压电二极管等。对氧化锌进行掺杂可以调节其光电性能,因而掺杂氧化锌纳米结构的制备及其性能研究吸引了人们很大的兴趣。ZnO室温下禁带宽度为3.37 eV,激子束缚能高达60 meV,存在室温激子,适合于室温下的紫外激光发射,可制成短波近紫外发光和激光器件,提高计算机的存贮密度。而且化学物理性能稳定(抗氧化,耐潮,耐高温等),因而是适合掺杂的好的基质材料。而稀土离子由于具有特殊的壳层结构,外面的晶体场被电子层所屏蔽。三价稀土的发光电子跃迁大多是4f态间的跃迁。在近紫外、可见和近红外光的波段内,稀土离子有许多的特征锐谱线,作为发光材料的发光中心是一种比较好的选择。所以在ZnO光电薄膜材料中掺入稀土离子不仅可以丰富发光的颜色,而且在光电集成材料和器件中具有重要的基础研究价值。稀土掺杂的半导体己经在活性层方面得到了广泛应用,如在薄膜电致发光器件,光电子和阴极射线发光等器件中。本文制备了掺稀土铕离子的氧化锌薄膜材料并研究了其结构和发光性能,获得了室温可见区的光致发光,探讨了发光过程中稀土与基质之间的能量传递机制。本文主要工作如下：一、本文采用高温固相反应法制备了掺杂Eu3+的ZnO陶瓷靶材。Eu203和ZnO粉末通过行星式球磨机研磨均匀混合制成纳米量级粉末,然后在30 MPa的压力下压制成靶,高温烧结成陶瓷靶材。高温固相反应法是发光材料的一种传统的合成方法。通过控制反应条件(尤其是焙烧过程中温度的设定和反应气氛的选择等)、还原剂的使用、助熔剂的选择、原料配制与混合等方面制得了致密度高,质量均匀的靶材。二、采用射频磁控溅射技术制备了纯ZnO和掺铕的ZnO薄膜样品。溅射技术由于可以大面积生长、成本低廉、薄膜表面平整、成膜均匀以及重复性好等优点,已广泛应用于金属、半导体和绝缘体薄膜的制备。X射线衍射(XRD)结果表明薄膜样品c轴择优生长,并且观测不到其他的杂相。原子力显微镜(AFM)照片显示出样品成膜均匀性比较好。样品在320 nm的飞秒脉冲激发下观察到了很强的紫外激射。ZnO:Eu薄膜的光致发光(PL)谱里能观察到Eu3+的红光发光带,峰位分别为580nm,597 nm,618 nm,660 nm,对应着Eu3+的5Do→7FJ(J=0,1,2,3)红光发光带。研究了退火温度对薄膜质量和荧光性能的影响。在衬底温度为250℃,退火温度为600℃下生长的ZnO/ZnO:Eu薄膜样品能得到较好的透射光谱,薄膜质量较好。三、采用溶胶凝胶法在纳米孔柱A1203模板上制备了ZnO和ZnO:Eu纳米线。扫描电子显微镜(SEM)图谱表明ZnO和ZnO:Eu纳米线生长均匀,质量较好。样品在波长为337nm的激光激发下,观察到了在385 nm附近的带状光致紫外发光峰,没有出现因氧空位或间隙锌等本征缺陷而造成的绿光发光锋。掺杂了2%铕离子的氧化锌纳米线的PL谱里,紫外发光峰发光强度明显降低,出现蓝移,并且观测到了铕的红光发光峰,表明存在从氧化锌基质到稀土铕离子之间的能量传递。