宽禁带ZnO是第三代半导体材料的典型代表,被认为是制备紫外发光和激光二极管的理想材料。但是,由于p型ZnO制备的困难,严重阻碍了ZnO的应用和发展。本项目针对ZnOp型掺杂中存在的关键科学问题,开展了高质量ZnO单晶薄膜的制备,ZnO的p型掺杂及ZnO基光电子器件的设计和制备的研究工作。利用P-MBE技术,生长出载流子浓度为10E16cm{-3}高质量ZnO单晶薄膜;制备出N,P单掺和Li-N共掺p型ZnO和载流子浓度达10E19cm{-3}、性能稳定的p型ZnO:(Cu,S)合金薄膜;结合第一性原理计算,阐明了N,P,Li-N及Cu和S在ZnO中的掺杂形态,受主能级及其对p型ZnO的形成,稳定性和物理性能的影响机制;系统阐述了Mg对N在MgZnO中固溶度及本征施主和N受主离化能的影响规律和机制,制备出N掺杂p型MgZnO;提出了提高p型ZnO性能和稳定性的物理途径;设计和制备出ZnO基同质结和异质结及MgZnO基日盲紫外探测器,实现了室温强紫外电致发光,低阈值电致受激发射和可见到日盲波段的紫外探测。研究工作为ZnO的p型掺杂和ZnO基光电子器件制备提供了技术储备和重要的理论依据。
英文主题词ZnO;semiconductor;p-type doping;thin film;optoelectronic devices