中文摘要：

利用射频等离子体辅助分子束外延法研究蓝宝石（0001）面及硅（111）面上制备单一极性ZnO单晶薄膜的方法。采用衬底表面预处理工艺（如氮化或引入表面活性剂等）修正衬底表面原子结构和成核过程从而抑制ZnO反相畴的形成。利用分子束外延-隧道扫描显微镜联合系统研究衬底表面预处理前后的原子结构、电子态以及界面结构，探索在无极性衬底上外延生长ZnO薄膜的极性选择机理。研究极性ZnO薄膜的物理和化学特性以及极性对p-型掺杂的影响。在此基础上生长高质量MgZnO单晶薄膜，研制具有自主知识产权、光响应时间在亚微秒级、截止波长在310nm左右的MgZnO中紫外探测器原型器件。这对发展我国宽禁带半导体材料和光电子器件，对国防高技术的发展具有重要意义。

结论摘要：

首先，我们利用射频等离子体辅助分子束外延技术，系统研究了氧化锌单晶薄膜的界面工程，揭示了ZnO薄膜生长的极性选择机理，发展了原创性的衬底表面/界面控制工艺，在包括蓝宝石、硅、铝酸镁、钽酸锂等多种衬底上制备出极性可控的高质量氧化锌单晶薄膜，从而澄清了氧化锌异质外延膜的极性控制的基本问题。项目进一步研究了极性表面的原子、电子结构，探讨了氧化锌极性表面的稳定性原理以及再构形成机制；发明了表面活性剂法控制薄膜生长模式的技术，制备得到了原子级光滑的二维薄膜。并首次观测到了四种氧化锌表面再构。研究了氧化锌的能带工程，制备了MgZnO、CaMgZnO等三元、四元合金薄膜，研究了合金组分与带隙之间的关系，获得了带隙在4.0eV左右的中紫外探测材料。另外，通过原位Ag电极的蒸积技术与氧化锌表面钝化技术，研制成功高性能MSM型紫外探测器。项目还系统研究了氧化锌薄膜的p型掺杂工艺，提出了Li+Al+N三元共掺方法，研制了基于氧化锌同质结的发光二极管。三年来共发表氧化锌相关SCI收录论文24篇（其中APL论文七篇），申请国际、国内专利15项，其中已授权四项。