ZnO 是一种宽禁带直接带隙半导体材料,它具有比 GaN 更高的激子束缚能,容易实现室温紫外受激发射,在白光二极管、短波长激光器等领域潜力极大,因而成为近几年半导体领域的研究热点。随着研究的深入开展,人们发现 ZnO 是非常优异的光电材料,具有高光学透过率、生长温度低、击穿电压高、抗辐射能力强、电子饱和漂移速度高等优点,所以,最近国外已经开展了以 ZnO 为沟道层的场效应晶体管的研究工作。值得注意的是,这种场效应晶体管制备温度较低,对衬底材料要求不高,而且可以制作成全透明的薄膜晶体管,因而预期在薄膜晶体管液晶显示（TFT-LCD）中会有更加出色的表现。在这样的研究背景下本论文开展了一下几点工作: 1、采用激光分子束外延方法在蓝宝石（Al₂O₃）、SiO₂/Si、SiNx/Si 等衬底上制备了高质量的 ZnO 薄膜,优化了制备工艺,主要研究了后退火处理对薄膜结晶质量、表面形貌、发光特性、透过率、光学带隙、电阻率等方面的影响。研究发现退火处理能有效释放薄膜中的应力、提高薄膜结晶质量;改善薄膜的发光性能,在 500℃退火处理过的 ZnO 薄膜 PL 谱中几乎看不到深能级发光现象;提高了薄膜的光学透过率;增大了薄膜的电阻率。这样高质量 ZnO 薄膜的制备为实现 ZnO 光电子器件的制作打下了基础。 2、根据目前 ZnO-TFT 的研究现状和我们实验室的条件,设计了一种结构合理的 ZnO-TFT,既先在 p 型 Si（111）衬底上生长 SiO₂（或 SiNx）绝缘层,然后用激光分子束外延设备在绝缘层上生长 ZnO 薄膜,最后用蒸发镀膜和掩模板的方法在 ZnO薄膜上制备源漏电极并形成导电沟道,这是目前国内首次以 ZnO 为沟道层制作的场效应晶体管。电学测试发现,该晶体管工作在 N 沟道增强模式,显示了很好的饱和特性和夹断特性,有较高的电流开关比,阈值电压为 17.5V,电子的场迁移率达到 1.05 cm2/V·S,表明 ZnO 材料在薄膜场效应器件方面有广阔的应用前景。