采用高压脉冲激光沉积技术和溶液旋涂法在p-GaN衬底上先后制备了ZnO纳米线和CsPbI3纳米结构, 通过X射线衍射、扫描电子显微镜和光致发光研究了样品的结构、形貌和光学性能。利用该结构制备的发光二极管在正向电压下表现出较强的宽波段可见光发射, 电致发光光谱由440 nm的蓝光、500~650 nm的黄绿光和705 nm的红光组成。实验发现, 随着注入电流的增大, 器件的电致发光颜色从接近白光逐渐变蓝, 并且随着CsPbI3旋涂转速的降低, 器件的发光颜色也从蓝光逐渐变为黄光。最后, 利用能带模型详细讨论了复合结构的电致发光机理, 解释了器件发光光谱随注入电流和旋涂转速变化的原因。这种CsPbI3/ZnO纳米复合结构可以实现光谱色坐标从蓝光到白光的调节, 为单芯片白光发射器件的制备提供了方案。

为了检测建筑物室内甲醛，用ZnO纳米线作为监测甲醛的目标物。以氯化锌(ZnCl2)和柠檬酸钠(C6H5Na3O7)为原料，使用水热法合成ZnO纳米线，利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)对制备出的ZnO纳米线的晶体结构和微观形貌进行表征。结构表征结果表明，所制备出的ZnO纳米线结晶良好、纯度较高，平均直径为(39±10) nm，其长度约为400 nm，且分散良好。将所制备的ZnO纳米线涂覆在陶瓷管上，组装成气敏元件并对其进行系统的气敏特性研究。气敏检测结果表明，基于ZnO纳米线的气体传感器对HCHO气体具有优异的气敏性能。该传感器在125 ℃时对50×10-6的HCHO气体获得最大灵敏度15.2，同时展现出了优良的稳定性、重现性以及选择性。

利用Ar+等离子体处理ZnO纳米线, 通过对不同处理时间后的样品进行变温光谱测试, 分析了处理前后ZnO发光性质的变化。结果表明：随着处理时间的增加, 其室温带边发光强度先增加后减小, 处理90 s时是原生样品的2.45倍, 位于可见区的缺陷发光得到了抑制。通过10 K下发光谱的对比, 分析了等离子体作用的机理。当处理时间较短时, Ar+等离子体可以有效除去ZnO纳米线表面的杂质和缺陷, 提高其紫外发光强度; 而处理时间较长时, 将引入更多的深施主态缺陷, 破坏其晶体结构, 从而降低其发光性能。

采用化学气相沉积(CVD)方法在SiO2/Si衬底生长了ZnO纳米线阵列, 纳米线长约为15 μm, 直径为100~500 nm。通过改变溅射沉积时间(0~150 s), 在ZnO纳米线表面包覆了不同厚度的Pd薄膜。在Ar气氛中, 经800 ℃高温退火后, 制备出Pd颗粒表面修饰的ZnO纳米线阵列并对其进行了气敏测试。对于乙醇而言, 所有传感器最佳工作温度均为280 ℃。溅射时间的增加(3~10 s)导致ZnO纳米线表面Pd纳米颗粒数量及尺寸增加, 传感器响应值由2.0增至3.6。过长的溅射时间 (30~150 s)将导致Pd颗粒尺寸急剧增大甚至形成连续膜, 传感器响应度显著降低。所有传感器对H2均表现出相对较好的选择性, 传感器具有较好的响应-恢复特性和稳定性。最后, 探讨了Pd颗粒表面修饰对ZnO纳米线阵列气敏传感器气敏特性的影响机制。

采用一种无需催化剂和载气的简便碳热还原法制得长度约为100 μm、直径约为500 nm、长径比达到200的超长ZnO纳米线, 讨论了Si基底位置、沉积时间以及反应物原料的量对ZnO纳米线形貌的影响。对ZnO纳米线的气敏性能进行研究, 结果表明: 在工作温度为350 ℃时, ZnO纳米线传感器能够很好地检测酒精气体, 具有选择性好、响应恢复快的优点, 且最低检测体积分数为5×10－6。另外, 通过一种简单、实用的介电泳法制得基于ZnO纳米线的紫外传感器。在365 nm紫外灯照射下, 光电流增加了13%; 而在254 nm紫外灯照射时, 光电流则没发生变化, 说明该传感器对不同波长的紫外光有一定的选择性。

用化学气相沉积的方法合成了ZnO纳米线, 采用微栅模板法制得电极从而获得欧姆接触的单根ZnO纳米线半导体器件。通过研究60～300 K范围内的电阻变化情况, 发现在整个温度区间内存在热激活和近程跳跃两种传输机制。在300, 200, 100 K的条件下分别测试了器件的紫外光响应和恢复情况, 结果表明: 低温下器件对紫外光的敏感性提高, 电流的恢复时间随着温度的降低而延长。

采用水热法制备了1维ZnO纳米线，并通过改变ZnO纳米线的取向(横向和竖直)和不同的P型半导体材料，制备了不同的有机-ZnO纳米线混合光电二极管。通过改变光照与非光照的条件下并在光照条件下改变光电二极管与光源的距离，对所制备的光电二极管的相关特性进行研究。结果表明：采用水热技术能够制备高质量的ZnO纳米线；当光电二极管两端通正向电压时，光照时的电流大于非光照时的电流，当通反向电压时，结果则相反；同时，光电流还与光照强度有关，光照强度越大，光电流越大。

采用射频磁控溅射法在石英衬底上沉积了AZO和ITO透明导电膜，然后采用溶液化学法以两种导电膜为晶种分别生长ZnO纳米线。利用扫描电镜和X射线衍射等测试手段对样品进行表征，进而通过一种垂直测试结构，研究其紫外光电导特性的差异。结果表明：晶种对纳米线的生长起决定性作用，只有在结晶良好并且择优取向的AZO膜上才能生长出垂直于衬底且取向一致的ZnO纳米阵列，而在ITO膜上，ZnO纳米线的取向具有很大的随机性。AZO上垂直生长的纳米线紫外响应速度较快，且呈现良好的欧姆接触特性，但两种样品恢复时间都较长，分析认为是纳米线曝光面积不同和内部的缺陷、表面态等原因造成的。

通过介电泳方法定向排列了ZnO纳米线, 制作了自组装有序的纳米线紫外探测器。为了适合在金叉指电极上排列, 用水热方法设计生长了超长的ZnO纳米线, 并通过700 ℃的热退火处理, 使得可利用的表面缺陷增多。通过研究器件的光致发光光谱和光响应, 发现光、暗电流比和响应恢复时间有显著提高, 并分析了其中可能的机理。

采用基于密度泛函理论的第一性原理超软赝势方法的DMol3软件，对ZnO纳米线表面在非H钝化和H钝化两种情况，及N原子掺入位置不同的情况进行了理论计算，并系统地分析了其结构参数、掺杂形成能及电子结构。研究结果表明，这两种表面的情况下，ZnO纳米线在生长方向［ 0 0 0 1 ］面的晶格参数发生了较大变化，同时，H的钝化使Zn-O键键长增加，并导致掺杂时N原子更加容易在表面富集。此外，在这两种表面的情况下，掺杂的N原子越靠近表面，其固溶度越高，导电性越强，越容易形成良好的p型ZnO纳米线。