采用化学气相沉积（CVD）方法制备了具有良好结晶质量和(002)择优取向的ZnO微米棒。在此基础上，选取单根ZnO微米棒，将其部分搁置于单层石墨烯表面。光致发光(PL)谱结果表明，石墨烯不仅增强了ZnO微米棒的紫外发光强度，同时也对光场在ZnO微米棒中的分布有很大的限域作用。分析认为这是由于石墨烯的表面等离子效应引起了ZnO微米棒与石墨烯之间的光-物质相互作用导致的。在拉曼(Raman)光谱中，石墨烯对ZnO微米棒的E2(L)声子振动模和E2(H)声子振动模的强度具有明显的减弱效应，这进一步证明二者之间存在光子的传输和电荷的转移，从而导致其晶格振动受到抑制。

利用MgO和低温ZnO的缓冲层技术，在c面蓝宝石衬底上用等离子体辅助分子束外延（P-MBE）的方法生长了高质量的ZnO单晶薄膜。通过XRD测试，ZnO薄膜样品具有c轴方向的择优取向，其（002）方向摇摆曲线的半高宽（FWHM）仅为68.4 arcsec，（102）方向摇摆曲线的半高宽（FWHM）为1 150 arcsec，显示了外延薄膜极高的晶体质量。另外从扫描电子显微测试结果和原子力显微测试结果来看，ZnO薄膜具有极为平整的表面，3 μm×3 μm面积内的均方根粗糙度仅为0.842 nm，接近原子级的平整。拉曼光谱（Raman）和荧光光谱（PL）测试结果显示，ZnO薄膜样品内部的应力基本释放，而且具有极低的点缺陷密度。高质量ZnO单晶薄膜的实现为ZnO基的光电器件的制备提供了坚实的基础。

用分子束外延(MBE)的方法在c面蓝宝石衬底上生长出了高质量的ZnO单晶薄膜和BexZn1-xO合金薄膜。X射线光电子能谱(XPS)测试结果表明,合金材料中Be元素的摩尔分数分别为1.8%、4.9%、8.0%和15.3%。在此基础上制备了ZnO基和BexZn1-xO基的金属-半导体-金属(MSM)结构紫外探测器。ZnO单晶探测器的响应波长为375 nm,在1 V电压下,350 nm处的光响应度高达43 A/W,光电流和暗电流之比达到105量级。在BexZn1-xO基紫外探测器中,其截止响应波长随着合金中Be含量的增加逐渐蓝移,其中Be0.153-Zn0.847O合金探测器的截止响应波长为366 nm,紫外波段和可见波段的光电流之比达到2～3个数量级,具有良好的信噪比。此外,提出了氧气等离子体表面处理降低探测器暗电流的方法,并使ZnO单晶探测器的暗电流降低了4个数量级。

采用分子束外延设备在不同晶面蓝宝石衬底上(c面, a面, r面)生长BeZnO薄膜。使用复合缓冲层生长得到了高质量的BeZnO薄膜, X射线衍射半高宽达到600 arcsec。在c面与a面蓝宝石衬底上生长得到了极性BeZnO薄膜, 在r面蓝宝石上生长得到了非极性BeZnO薄膜。共振拉曼光谱测试结果表明薄膜中的Be含量在同一水平。相对于c面与a面蓝宝石上的极性BeZnO薄膜, 生长在r面蓝宝石衬底上的非极性BeZnO薄膜具有较大的表面粗糙度以及较大的半高宽, 但是其光致发光谱中的紫外发光峰远远强于极性BeZnO薄膜, 并且黄绿光发光峰弱于极性BeZnO薄膜。

用分子束外延设备在c面蓝宝石衬底上生长得到高质量MgxZn1-xO薄膜。X射线衍射显示, 当Mg摩尔分数在0～32.7%范围内时, 薄膜保持六方结构, (002)衍射峰半高宽为0.08°～0.12°, 薄膜结晶质量与现有报道的最高水平相当。随着薄膜中Mg含量的增加,紫外发光峰由378 nm蓝移至303 nm。对Mg0.108Zn0.892O薄膜变温光致发光光谱的研究发现, 束缚激子发光随温度变化存在两个不同的猝灭过程。对不同Mg含量薄膜共振拉曼光谱的研究发现, A1(LO)声子模频移与Mg含量在一定范围内呈线性关系, 这为确定MgxZn1-xO薄膜中的Mg含量提供了一种简单高效的方法。通过拉曼光谱与X射线衍射对比研究发现, 拉曼光谱在确定MgZnO材料相变时具有更高的灵敏度。最后, 研究了Mg0.057Zn0.943O薄膜的变温共振拉曼光谱, 对A1(LO)和A1(2LO)声子模随温度而变化的现象给出了一定的理论解释。

用分子束外延设备插入缓冲层在c面蓝宝石上生长得到高质量ZnO和BeZnO薄膜。XRD测试显示薄膜具有六方结构和c轴取向, 并具有良好的晶体质量, 其中ZnO薄膜的半高宽仅为108 arcsec, BexZn1-xO薄膜的半高宽小于600 arcsec。对ZnO和BeZnO薄膜的拉曼光谱进行对比研究发现, 随着Be元素的掺入, A1(LO)、A1(2LO)声子模频率往大波数方向移动, 并且首次发现了与Be元素掺杂有关的局域振动模。利用变温光致发光光谱研究了薄膜的发光性质, 结果显示ZnO薄膜室温光致发光只出现一个紫外发发光峰（378 nm）, 而低温光谱（80 K）则出现了很强的自由激子发光峰。随着温度的升高, 束缚激子发光逐渐湮灭向自由激子发光转变, 并且峰值位置红移。相对于ZnO薄膜, BeZnO薄膜的紫外发光主峰位置蓝移, 并且由于Be元素的掺入导致薄膜晶体质量下降, 在低温（80 K）光致发光光谱中没有出现强的自由激子发光峰。另外, 在低温光致发光及拉曼光谱中, 主峰位置在100～200 K之间有局部最大值, 推测为由于合金晶格热膨胀系数失配而引起的应力效应。