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为了实现ZnO在光电器件上的应用,制备出稳定的、可靠的高质量p型ZnO材料是必不可少的。纤锌矿结构的ZnO本征是n型半导体,很难掺杂形成p型半导体。目前,p型ZnO的研究主要集中在第五族元素的掺杂,其中N原子与O原子具有相似的离子半径和电负性,因此N元素被认为是实现p型掺杂ZnO的最佳选择。然而,理论计算发现N在ZnO中实际形成的是深受主能级,其离化能达到1.3 eV,所以氮元素不能有效实现ZnO的p型掺杂。近来,理论研究表明ZnOS合金随着S含量的变化具有很强的带阶弯曲现象,也即在较小的S含量范围内价带顶明显提升而导带底基本保持不变。在ZnO合金中这种明显的带阶弯曲现象可以被用来降低受主能级,这样就有利于浅受主能级和较低形成能的No替位形成,更容易实现p型掺杂。因此,本文旨在探究ZnOS合金薄膜合适的N掺杂工艺条件,并围绕其结构与性能展开研究。本论文采用脉冲激光沉积(PLD)方法,以ZnS陶瓷为靶材,以不同的氮源作为反应气体,在c轴取向的蓝宝石衬底上制备了 ZnOS薄膜,系统研究了不同工艺条件对ZnOS薄膜结构和性能的影响。主要研究内容及结果如下:1、固定衬底温度在750℃条件下,研究了不同N2和02气压对ZnOS薄膜表面形貌、晶体结构、组成成分、光学性能以及氮掺杂的影响。结果显示,所制备的薄膜表面光滑、平整,薄膜的表面均方根粗糙度最大只有4.3 nm。在10 PaN2以及2 PaO2和5 Pa N2条件下所制备的薄膜具有c轴择优取向和单相纤锌矿结构,其在可见光范围内的透光率在80%以上。XPS测试表明,10 PaN2条件下制备的薄膜在405.2 eV处呈现出明显的N Is峰,初步判断该N Is峰来源于N-N键。2、以NO为氮源,保持其气压为3 Pa不变,比较了不同衬底温度对ZnOS薄膜样品的表面形貌、晶体结构、组成成分和光学性能的影响,确定了薄膜生长的最佳衬底温度。结果表明,600 ℃下生长的薄膜样品为单相的ZnOS薄膜,具有高度c轴择优取向,晶体质量较好,透光率达到85%左右。3、固定衬底温度750℃不变,系统研究了 NO分压对ZnO1-xSx合金薄膜表面形貌、晶体结构、组成成分以及光学性能的影响。通过调节NO分压得到了一系列硫含量变化的择优取向生长的ZnO1xSx薄膜,当S含量在0.197≤x≤ 0.261和0.623 ≤x≤0.962范围内变化时,ZnO1-xSx合金薄膜呈现单相纤锌矿结构,当S含量为0.261<x<0.623时,ZnO1-xSSx薄膜中出现了富氧端和富硫端ZnO1xSx薄膜两相共存的情况。薄膜的禁带宽度Eg先减小后增大,其值在2.92 eV至3.61 eV范围内变化。XPS成分分析得到在NO分压为2 Pa、2.5 Pa和3 Pa时制备薄膜中氮的含量分别为0.43 at.%、0.81 at.%和0.91 at.%,其N Is峰位于396.52 eV左右,来源于N-Zn键或者No受主,证明N元素成功掺杂进入了 ZnOS薄膜中。4、研究了 N离子注入以及不同的脉冲激光退火条件对单相ZnOS合金薄膜表面形貌、晶体结构、组成成分以及光学性能的影响,得知薄膜的结构和成分在不同的条件下没有明显变化,其禁带宽度在2.93 eV到3.02 eV之间变化,在可见光范围内的透光率在90%左右。