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本论文总结了硕士研究生阶段的实验工作以及所取得的一些结果，主要包括以下内容：
利用磁控溅射方法在白宝石(c—Sapphire)与铌酸锂衬底(z—cut LiNbO3)上制备了过渡元素掺杂的ZnO外延单晶薄膜，包括：1)单掺杂ZnO薄膜，如(Zn，Mn)O，(Zn，Fe)O，(Zn，Co)O和(Zn，Ni)O等；2)多元掺杂ZnO薄膜，如Zn(Mn，Co)O，Zn(Mn，Fe)O，Zn(Mn，Ni)O等。并且在含有N2的气氛下制备了一部分N—掺杂ZnO基薄膜，如(Zn0.97，Mn0.03)O：N等。3)掺杂成分调制的ZnO薄膜，如c—Sapphire上六个周期的ZnMnFeO/ZnMnO薄膜等。
对所制备的薄膜结构、各元素含量及其价态进行了表征与分析，结果表明所制备的薄膜具有较高的质量。各金属元素，如Zn，Mn，Co等，在薄膜中主要以两价离子的形态存在。还对所制备薄膜的吸收光谱及光致发光谱进行了研究，并指认了掺杂ZnO薄膜拉曼谱中的各个峰的模式，及附加振动模式产生的可能原因。
对薄膜的磁学性能研究表明：Zn1-xMnxO (X=0.03和0.05)以及Zn(Mn0.02，Co0.03)O和Zn(Mn0.03，Fe0.04)O等一系列薄膜在300 K的温度下均能观测到磁滞回线，但是扣除衬底的影响后，Zn1-xMnxO薄膜没有明显的铁磁性。然而共掺杂薄膜具有较强的铁磁信号，所有的薄膜均为n型半导体，其铁磁性的起源机制尚不清楚。N元素掺杂样品的磁性测量结果对照表明，N元素的掺杂能够极大地提高薄膜的磁性，这可能与空穴载流子的产生有关。
然后研究了单掺杂与多元掺杂薄膜的磁相关的输运性能，其电阻率与温度的关系均表现为半导体的特性。对于单掺杂薄膜，低温下(＜50 K)的输运性能随掺杂元素的不同存在一些差异。而对于含Mn的多元掺杂ZnO基薄膜，其输运特性与(Zn，Mn)O薄膜相类似，在低温下磁阻有着从正到负转变的趋势，而且在适当的制备工艺下，得到很显著的负磁阻现象。如在Zn(Mn，Co)O薄膜中，2K下得到了负巨磁阻(NMR＞80％)，而在10 K下，得到了正巨磁阻(PMR＞130％)。这一现象和磁极化子的形成联系起来，解释了磁性元素掺杂对半导体输运和磁学性质的影响。
最后考察了ZnMnFeO/ZnMnO和ZnMnFeO/ZnO周期结构薄膜的输运性能，其磁电阻绝对大小也可以高达80％，尝试将低温下随外磁场变化的电阻振荡或台阶变化现象和量子霍尔效应联系起来讨论。