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半导体ZnO室温下的禁带宽度为3.37eV，激子束缚能高达60meV，使其在紫外发光二极管、太阳能电池和激光器等方面有着广泛的应用前景，成为继GaN之后受到广泛研究的第三代宽禁带直接带隙半导体材料，纳米半导体材料制备工艺决定着材料的结构和性质，是高性能器件的基础，如何制备高质量的单晶ZnO薄膜已成为当前材料研究领域的热点。 本文利用分子束外延(MBE)技术在单晶MgO(111)衬底上生长ZnO薄膜，通过引入ZnO同质缓冲层，系统研究了ZnO薄膜的外延生长和结构及其电学特性。由于ZnO(0001)跟MgO(111)衬底具有相同的正六边形结构，ZnO薄膜为沿C轴单域高取向生长，RHEED和X射线衍射极图确定外延关系为ZnO[1-210]//MgO[1-10]和ZnO[1-100]//MgO[11-2]以及ZnO(001)//MgO(111);TEM结果印证上述外延关系并且发现ZnO-MgO界面有较多的位错，在生长过程中Zn原子渗透到MgO层大概60nm的深度，而Mg原子并未渗透到ZnO层;ZnO薄膜中O-K边的“软”XAFS表明，极性面沿着[0001]方向生长，Zn-K边“硬”EXAFS发现Zn-O和Zn-Zn化学键长比体材料略小，表明纳米尺度的化学键能比体材料大。同时，引入同质缓冲层优化了ZnO薄膜的晶体质量和光学性能，XRD摇摆曲线半高宽最小，对应螺位错密度最小，PL结果表明在380nm处具有很强的近带边发射，未见可见光，优异的光学性能在材料制备后7个月仍能再现。 本文还通过实验参数条件的改变，调控ZnO的生长模式和表面形貌。ZnO薄膜均沿着C轴择优取向生长，发现在低温300℃和350℃时的生长模式为三维岛状生长，表面粗糙度RMS较小，其值随着温度的升高而逐渐减小，但晶体质量较差，而在420℃、500℃和600℃生长时为二维横向外延和三维岛状共同生长，薄膜的螺位错密度在108cm-2数量级，其中600℃时薄膜表现出非晶态。