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ZnO是一种具有纤锌矿晶体结构的Ⅱ-Ⅵ族化合物宽禁带直接带隙半导体,室温下禁带宽度为3.37 eV。与GaN(25meV)相比,ZnO激子束缚能高达60 meV,远高于室温的热离化能26 meV,理论上可以实现室温下受激发射,同时ZnO具有良好的透明导电性、压电性、气敏性和压敏性,因此具有广泛应用前景,如声表面波器件、透明电极、紫外光探测器、压电器件、压敏器件和气敏传感器、GaN蓝光薄膜的过渡层等。此外,ZnO还具有外延生长温度低,热稳定性好,抗辐射能力强,无毒无污染,来源丰富,生产成本低廉等优点,并且由于其具有极性生长特征,过渡族金属离子易于掺入ZnO晶格,有望制备出性能良好的稀磁半导体,因此,成为稀磁半导体主要研究材料。本文采用脉冲激光沉积的方法,在蓝宝石基片上制备了Co掺杂ZnO稀磁半导体薄膜,利用X射线衍射分析、电子探针显微分析、透射光谱、光致发光光谱、霍尔及物理性质综合测试仪等表征技术,对薄膜的结构、成分、光学、电学及磁学特性进行了分析。XRD分析表明,Co掺杂ZnO薄膜均具有高的c轴择优取向,与蓝宝石基体之间存在良好的外延取向关系,掺杂对晶格常数的影响较小,其摇摆曲线半峰宽最小为0.22。；光学性能分析发现,Co掺杂导致ZnO薄膜的吸收特性在近紫外及可见光波段发生显著变化,随着不同数量的Co(与氧分压有关)掺入,薄膜的光学带隙均有所减小,发光效率显著降低,具有明显的荧光猝灭效应；氧分压对薄膜中Co含量有较大影响：当陶瓷靶中Co含量固定时,薄膜中Co的含量随氧气压力增加而减少；薄膜中的Co原子以替代ZnO晶格中Zn2+位置的Co2+离子为主,但不是Zn1-xCoxO薄膜室温磁性的起源；精细XRD分析证明,薄膜中存在纳米尺度的金属Co团簇,其含量与利用薄膜的室温磁性估计的结果一致；在定量分析的基础上,提出了Zn1-xCoxO薄膜室温磁性的金属Co纳米团簇的超顺磁磁化机制,并进行了定量理论计算。