ZnO材料由于具有良好的光电性能,在光电半导体领域一直倍受关注。经过近十几年的发展,ZnO纳米结构逐渐走向功能器件的领域。与此同时人们对其性能要求逐渐提高,引领着ZnO纳米材料的形貌控制、光电性能和功能调控研究进入一个新的时代。这就需要我们对ZnO纳米结构的可控制备、发光行为及其机制、电学输运特性等开展更为深入的系统研究。在此背景下,我们围绕ZnO带边复合发光过程中的电子声子相互作用、ZnO纳米棒光电性能的集成优化、ZnO纳米棒的核壳结构及轴向和径向的生长调控展开了一系列的研究工作。具体内容如下：第一章中,我们首先简述了ZnO丰富多彩的纳米结构形貌和制备方法,然后介绍了光电性能的调控和功能器件的应用,最后概括了本论文的主要内容。第二章中,我们从样品制备出发,通过改变生长条件,获得了一系列不同氧空位缺陷浓度的ZnO纳米棒阵列样品。在室温PL光谱中发现了与样品氧空位浓度相关的带边复合发光峰的移动现象,峰位移动可达80meV。借助变温PL光谱分析,我们将这种峰位移动的原因归源于不同样品中自由激子声子伴线的相对强弱的差异。进一步通过拉曼散射光谱研究,发现样品的电子声子相互作用强度与变温PL光谱中的Huang-Rhys参量变化趋势一致,表明氧空位缺陷对ZnO电子声子相互作用能够产生解耦效果,其机制可以归结为氧空位周围的局域电子态对Frohlich相互作用的抑制。我们进一步研究了离化缺陷对电声相互作用的影响,并从晶格弛豫理论出发,提出离化缺陷周围的电场也能抑制电声相互作用。这一推测可以用来解释一些同ZnO纳米结构尺寸以及晶面依赖有关的带边发光现象。第三章中,我们采用简便的二次生长方法,在本征ZnO纳米棒界面处引入一层高浓度的本征施主缺陷。该界面提供了大量的n型载流子,并且保护了体内激子不被表面耗尽层损坏,从而将纳米棒的电导率和发光强度都提升一个数量级以上,解决了ZnO材料发光和导电性能难以同时优化的挑战。这种核壳结构的特殊设计还能使纳米棒具有较强的环境稳定性。我们从界面能带的角度,分析解释了核壳结构纳米棒光电性能同时增强的原因,认为是界面处高浓度的掺杂使得界面两侧形成了类二维电子气的电子积累层。不同于普通的体掺杂情况,这种界面掺杂既能提供高的载流子浓度,又能保证其迁移率不会下降。第四章中,我们发展了多步生长和制备ZnO纳米结构的形貌调控技术。我们发现Li掺杂可以使ZnO纳米晶体的最优生长方向由<0001>晶向变为<10-10>晶向。基于此结果,借助两步切换生长的方法,我们实现了Zn0纳米棒长度和直径的独立控制。通过进一步增加切换步数或改变切换次序,实现了纳米注射器和纳米梳等奇特形貌Zn0纳米结构的可控生长。第五章中,我们对未来的工作进行了简单的展望。