本文概述了氧化鋅的基本性質，包括晶體結構、能帶結構和熱性質，並介紹了其應用前景、氧化鋅塊體、薄膜和奈米結構，氧化鋅的機械性質、基本電子和光學性質以及潛在的應用。
晶體結構
在環境壓力和溫度下，氧化鋅在纖鋅礦(B4型)結構中結晶，如圖1.1所示。這是一個六邊形晶格，屬於空間群P63mc，其特徵在於Zn2+和O2的兩個互連子晶格，使得每個鋅離子被氧離子的四面體包圍，反之亦然。
這種四面體配位導致沿六邊形軸的極性對稱。這種極性決定了氧化鋅的許多性質，包括壓電性和自發極化，也是晶體生長、蝕刻和缺陷產生的關鍵因素。纖鋅礦氧化鋅最常見的四種端面是極性的鋅封端(0001)和氧封端(0001)面(c軸取向)，以及非極性的(1120) ( a軸)和(1010)面，它們都含有相同數量的鋅和氧原子。眾所周知，極性面具有不同的化學和物理性質，而端接O型面具有與其他三個面的電子結構略有不同。此外，發現極性表面和(1010)表面是穩定的，然而(1120)面不太穩定，並且通常具有比其對應面更高的表面粗糙度。(0001)面也是基底面。
晶格動力學
在單晶纖鋅礦氧化鋅中，每個晶胞有4個原子，產生12個聲子模式。這些模式對於理解晶體的熱、電和光學特性很重要，如下所示:一個縱向聲學(LA)、兩個橫向聲學(TA)、三個縱向光學(LO)和六個橫向光學(TO)分支。A1和E1分支是拉曼和紅外活性的，而兩個E2分支(非極性)僅是拉曼活性的。E2low模式與鋅亞晶格的振動有關，而E2high模式僅與氧原子有關。
光學特性
氧化鋅的光學性質受到能帶結構和晶格動力學的嚴重影響。這項工作對從氧化鋅獲得的激子光譜進行了全面的處理和分析，並指定了許多與缺陷相關的光譜特徵。從1.9到2.8的寬缺陷相關的漏電流也是氧化鋅的常見光學特徵。圖1.10顯示了在4.2K下測量的n型氧化鋅的典型光致發光光譜。激子、DAP和擴充套件的綠帶發射都可以清楚地看到，縱向光學聲子(LO)產生的聲子複製品也可以清楚地看到。由於缺少p型氧化鋅的可用資料，這裡沒有顯示相應的光譜。就ZnO更基本的光學性質而言，已經有許多綜合研究來確定折射率和介電常數。
應用
氧化鋅基奈米結構，包括用於平板顯示器、場發射源、氣體、化學和生物感測器的奈米線陣列，以及紫外光發射器和開關。外延氧化鋅作為半導體透明薄膜也很有希望，這對太陽能電池、氣體感測器、顯示器和波長選擇應用也很重要。此外，氧化鋅對兆電子伏質子輻射的輻射硬度使其成為空間應用的理想選擇。
