中文摘要：

氧化锌激子束缚能高达60meV，使其有望实现室温下的短波高效发光和低阈值激光。但目前尚无可应用于器件的p型氧化锌基材料，这成为制约其在光电子方面发展的瓶颈问题。究其根本，受主激活能高是造成氧化锌基材料p型掺杂困难的主要原因。本项目针对上述难点，拟利用氧化锌压电张量大和单轴极性的特点，通过极化诱导方法使空穴离化，有效避开受主激活能限制，实现p型电导。在氧极性面氧化锌上制备镁组分连续变化的氧锌镁渐变层异质结，在压电极化和自发极化的共同作用下，组分相近的高镁组分一侧会产生电荷积累并在材料内部形成电场，该电场将随着组分渐变层厚度的增加而增强，并导致能带的倾斜。为了中和由极化产生的电荷和能带倾斜，受主将被迫离化并产生空穴，这些空穴在渐变层一侧积累形成空穴传输层，实现了p型导电。这种方法通过极化效应积累的电荷迫使受主离化，摆脱了受主激活能的束缚，可能为p型氧化锌基材料制备提供一条新途径。

结论摘要：

氧化锌（ZnO）激子束缚能高达60 meV，有望实现室温下的短波高效发光和低阈值激光。人们尝试了大量的方法，以期通过寻求合适的受主掺杂剂和掺杂方法来实现ZnO的p型掺杂，但由于ZnO中的受主杂质具有高的受主激活能，不能提供足够多的空穴使材料呈现p型电导，使目前尚无可应用于器件的p型氧化锌基材料，成为制约其在光电子方面发展的瓶颈问题。本项目针对ZnO基材料p型掺杂困难这一国际性难题，提出利用ZnO基材料压电张量大和单轴极性的特点，通过极化诱导方法迫使空穴离化，从而有效避开受主激活能的限制，实现p型电导。项目围绕极化诱导方法实现氧化锌基p型材料，按照计划书内容开展了ZnO基材料和相关光电器件的相关研究，完成了既定目标，取得下列成果 以氧极性的c面蓝宝石衬底为基础，通过超薄MgO缓冲层实现晶向选择，结合低温缓冲层工艺，实现了极性可控的高质量氧化锌薄膜，其性能参数与国际最好水平相当。通过对生长参数的控制，在特定极性的氧化锌衬底上实现了Mg组分渐变的MgxZn1-xO极化诱导层，并通过极化诱导方法在实验上实现了氧化锌基材料的p型电导。进一步的，通过将极化诱导p型氧化锌基材料与n-ZnO相结合，制备了氧化锌基pn结型紫外探测器件，获得了0V偏压下的光响应。基于已取得的结果，我们还制备了光功率达3.7 μW的Au/MgO/ZnO结构的MIS肖特基型发光二极管和可连续工作27小时的MgZnO:N/ZnO异质结构pn结型发光二极管；构建了NiO/ZnO核壳结构纳米线阵列，实现了自驱动、高光谱选择性的紫外探测器。成果方面，项目组在国内外学术期刊上共发表学术论文28篇，其中SCI收录21篇，EI收录7篇，影响因子大于3.0的10篇。共申请国家发明专利4项，其中1项已经授权。培养研究生6人，其中已毕业博士研究生3名，在读博士研究生1名，在读硕士生2名。共参加国际学术会议2次，国内学术会议1次。项目负责人王双鹏获吉林省科技进步一等奖一项（排名12）。 总之，在本项目的支持下，我们针对p型ZnO基材料制备这一瓶颈问题展开研究，通过极化诱导方法实现了p型导电的ZnO基材料，获得了ZnO基的光电器件。本项目的顺利实施可为p型ZnO基材料的制备提供一条新的途径，相关结果可为ZnO基光电子器件的制造和应用提供依据。