单晶金刚石作为一种性能优异的半导体材料，在功率器件、深空探测等领域具有广阔的应用前景。然而采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法制备的单晶金刚石通常含有大量的缺陷，尤其是位错，严重限制了其电学性能的发挥。横向外延生长是半导体材料中常用的缺陷调控方法，近年也被应用于金刚石材料制备领域。本研究首先通过金属催化等离子体刻蚀在单晶金刚石籽晶上构造图形阵列，从而为同质外延单晶制备创造横向生长条件；随后通过MPCVD法在此基础上进行单晶金刚石制备，研究了横向外延生长过程并对样品进行了激光共聚焦显微镜、偏光显微镜、Raman光谱和缺陷密度测试。测试表明该方法能够稳定可控的制备图形化生长所需的阵列并降低生长层的缺陷密度。

宽禁带半导体具备禁带宽度大、电子饱和飘移速度高、击穿场强大等优势，是制备高功率密度、高频率、低损耗电子器件的理想材料。碳化硅(SiC)材料具有热导率高、化学稳定性好、耐高温等优点，在SiC衬底上外延宽禁带半导体材料，对充分发挥宽禁带半导体材料的优势，并提升宽禁带半导体电子器件的性能具有重要意义。得益于SiC衬底质量持续提升及成本不断降低，基于SiC衬底的宽禁带半导体电子市场占比呈现逐年增加的态势。在SiC衬底上外延生长高质量的宽禁带半导体材料是提高宽禁带半导体电子器件性能及可靠性的关键瓶颈。本文综述了近年来国内外研究者们在SiC衬底上外延SiC、氮化镓(GaN)、氧化镓(Ga2O3)所取得的研究进展，并展望了SiC衬底上宽禁带半导体外延的发展及应用前景。

采用水热法制备了Er3+掺杂的ZnO纳米棒阵列, 通过场发射扫描电镜、X单晶衍射谱仪、透射电镜、微区显微光谱仪等对其形貌结构和发光性能进行了表征。结果表明, 掺杂前后ZnO纳米棒的形貌及晶型结构未发生改变, Er3+被均匀地掺杂至ZnO纳米棒中, 并未发现形成Er2O3; 掺杂Er3+后样品的光致发光光谱显示400 nm左右蓝光部分占比先提高后减少, 其可见光占比减少归因于Er3+填补了一部分锌空位缺陷, 同时抑制了一部分氧空位缺陷。结合荧光寿命光谱分析也可发现其辐射发光部分寿命延长, 表明荧光辐射效率提高。最终选取掺杂浓度为30%的单根ZnO纳米棒制备ZnO/GaN异质结发光二极管, 与未掺杂Er3+的样品相比, 其电致发光强度提高了5倍。本研究可为ZnO基电致发光器件的性能改善提供一种简便可行的方法。

近年来, 科研工作者对ZnO纳米材料研究产生了浓厚的兴趣。 ZnO是一种具有宽带隙(3.37 eV)和较大的激子束缚能(60 meV)的六方纤锌矿结构半导体材料。 它具有优异的光电、 压电、 压敏及发光等特性, 在发光(激光)二极管、 传感器、 发光器件、 紫外探测器等领域都有非常好的应用前景。 至今, 有很多非常成熟的实验方法(包括静电纺丝、 水热法、 溶胶-水热法、 化学气相沉积法、 旋涂法及电化学沉积法等)用来合成ZnO纳米材料, 如纳米线、 纳米棒、 纳米盘及量子点等。 氧化锌纳米结构的制备和性质已得到了广泛的研究, ZnO的可见发光机理一直是研究的热点, 但很少有人对可见光范围内的光致发光进行总结。 光致发光光谱能反映一些重要信息, 如表面缺陷和氧空位、 半导体材料的表面状态、 光诱导电荷转移过程等。 有学者认为ZnO的发光机理与其晶体缺陷有关, 还有研究者认为其发光机理与氧空位有关等。 通过量子限域效应、 带边调制、 表面修饰方法、 缺陷调控方法等方面综述了ZnO可见区发光机理。