中文摘要：

ZnO宽禁带半导体材料在新型短波长光电器件方面具有十分广泛的应用前景。但是，p型ZnO的制备非常困难，极大地限制了ZnO短波长光电器件的研究开发。近期，本课题组采用独特的掺杂技术，研制出电学性能超过国际最好水平的低阻p型ZnO薄膜，并在国际上首次成功制备出p-ZnO/n-ZnO同质p-n结。本项目拟在此基础上，将理论计算与实验研究相结合，深入探讨ZnO基薄膜的掺杂机理和载流子传输机制，实现优质p型、n型和带隙可调ZnO薄膜的可控生长，探索ZnO同质p-n结的形成机理、ZnO基紫外探测器的工作原理及其在光电领域应用的可能性。本项目的研究内容是国际学术界关注的前沿课题，对提高我国氧化物薄膜材料及氧化物半导体材料的基础研究水平具有重要意义。同时，以矿藏丰富的ZnO取代GaN作为短波长光电器件（如紫外探测器、发光二极管和激光器等），不仅可以提高我国锌资源的利用水平，而且具有良好的市场应用前景。

结论摘要：

ZnO宽禁带半导体材料在新型短波长光电器件方面具有十分广泛的应用前景。但是，p型ZnO的制备非常困难，极大地限制了相关光电器件的研究开发。本课题组采用脉冲激光沉积(PLD)-超声喷雾热分解(USP)联用的新方法生长p型ZnO薄膜，发现PLD法生长的ZnO籽晶层对于USP生长ZnO薄膜具有显著的诱导作用，可以有效提高薄膜的结晶质量。研究了ZnO薄膜光电性能的控制方法，发现通过提高生长过程中的氧分压可以抑制氧空位相关的缺陷，降低本征载流子浓度。在实验基础上进行了第一原理计算，解释了USP法易于实现p型掺杂的内在物理机制。在此基础上，制备了ZnO同质p-n结，并研究了其光电响应性能。通过Mg、Cd和Be等掺杂，使ZnO基薄膜的光学带隙在2.70-4.9eV之间连续可调，为制备探测波长可调的紫外探测器奠定了基础。研制了高性能光电导型ZnO基紫外探测器原型器件，并且通过采用氧等离子体增强PLD法在p型Si衬底上生长高阻低缺陷的n型ZnO薄膜，首次研制出可见光盲ZnO/Si异质结型紫外探测器原型器件。通过本项目的研究丰富了ZnO薄膜生长、能带调控、载流子输运机制和光电性能等方面的基础研究。