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纳米结构，指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)的结构，由于其具有体相材料所不具备的新奇的光学、电学以及磁学等性质，它引起了人们的广泛研究兴趣。一维纳米结构，包括纳米线(棒)、纳米管、纳米带、纳米同轴电缆、异质结与超晶格纳米线，不仅是研究电、光、磁、热等基本物理性质与维度依赖关系的理想体系，而且可以作为连接和功能组元在构建新一代电子、光子器件中发挥不可替代的作用。ZnO是一种重要的光电和压电相结合的宽禁带半导体材料，其在室温下的禁带宽度为3.37eV，激子束缚能高达60meV，是一种合适的用于室温或更高温度的紫外发光材料。近年来，由于其在未来的纳米光子学、电子学、气敏传感等不同领域的潜在应用前景，ZnO纳米结构引起了广大研究者的密切关注，迅速成为当前的研究热点。本文紧跟国际纳米材料的研究前沿，对ZnO纳米结构研究中的几个热点问题做了部分研究工作，取得了一些很有意义的结果，主要结果如下：
1、通过热蒸发法制备了ZnO四角状纳米结构和Mn掺杂ZnO多角状纳米结构。X射线衍射(XRD)、电子自旋共振(EPR)、光电子能谱(XPS)等实验研究表明Mn掺入到．ZnO中并处于Zn格点上。光致荧光(PL)测试表明Mn杂质的掺入会使ZnO的带隙展宽同时使紫外发射的相对强度大大增强，而Raman散射测试表明Mn杂质的掺入会引入一个位于522 cm-1的特殊振动模。研究发现这个振动模式与Mn杂质密切相关，可看作其特征振动模。实验结果表明掺杂不仅可以用来控制ZnO纳米结构的形貌、微结构，更是改变其物理性质的有效手段。
2、通过热蒸发ZnO和石墨混合物，我们制备出了不同形态的ZnO微结构，如ZnO纳米线和复杂的ZnO盘状微结构。扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察表明ZnO纳米线的形成是一个典型的自催化气一液一固生长(VLS)过程。光致发光谱表明这种ZnO纳米线中的氧空位密度非常高，具有良好的导电性，可望成为未来纳米光电子器件中的理想纳米导线。随后我们提出了盘状ZnO微结构的layer—by—layer生长模型，该模型定性地描述了ZnO微结构生长过程中[0001]方向的抑制生长和盘状ZnO微结构的形成机理。此外，这个模型也可以用来描述气—固生长过程中其它ZnO纳米结构的生长。
3、通过气相输运法在硅衬底上得到了一种内含空间六次对称图案的盘状ZnO复合微结构(一个小盘共轴长在一个大盘上面)。通过考虑生长过程中几何条件(形状、尺寸等)约束下的自发纳米压痕效应，其等效负荷来源于小盘的成核和随后的生长，我们很好地解释了实验所观察到的现象。光致荧光显微图片和Raman散射为我们的假设提供了直接的证据。此外，这种自发纳米压痕效应也可用来解释近年来报道的其他几种高对称性的集成ZnO纳米结构的生长。我们的实验结果表明纳米压痕技术不仅是一种表征材料力学性能的有效手段，还可能是一种制备精确定位有序纳米结构的途径。
4、通过水热反应法我们制备了Co掺杂ZnO磁性纳米棒。XRD、HRTEM、XPS、紫外一可见(UV—VIS)吸收光谱等实验表明Co离子掺入到ZnO纳米棒中并占据着Zn的晶格位置，呈+2价，处于四面体晶体场中。形貌与微结构观察表明Zn1-xCoxO纳米棒由Co掺杂ZnO纳米颗粒在水热条件下通过Ostwald粗化和“取向连结”的竞争辅助作用沿[0002]方向生长而成。室温M—H曲线表明Zn1-xCoxO纳米棒具有明显的铁磁性，当Co离子名义掺杂浓度为2.9％和5.6％时，矫顽力分别为98 Oe和36 Oe。我们的实验结果为制备室温具有铁磁性的过渡金属掺杂ZnO纳米结构提供了一种有效的化学合成方法。
5、通过改进的气相热蒸发法我们首次制备了Mn掺杂Zn2SiO4纳米棒。其生长机理是一个典型的自催VLS生长过程，在生长的过程中，Mn2+离子起着掺杂源和催化剂的双重作用。光致发光谱表明Mn掺杂Zn2SiO4纳米棒具有极强的对应于Mn2+离子4T1(4G)→6A1(6S)间电子跃迁的黄绿光发射。这种纳米结构可望在未来的等离子平板显示等领域有着很好的应用。