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氧化锌是一种多用途的Ⅱ-Ⅵ族宽带隙半导体材料。由于具有优异的压电、光电特性, ZnO被广泛用于太阳能电池、表面声波、压电和气敏器件。此外,ZnO还具有激子束缚能高(ZnO:60meV,GaN:21-25meV)、抗辐射能力强等优点。ZnO独特的性质使得它在紫外光探测器、蓝光发光二极管和短波长激光器等领域具有相当诱人的应用前景。自从1996年首次报道ZnO室温下光泵浦紫外受激发射以来,ZnO作为宽带隙半导体材料的研究越来越受到人们的重视。研究的范围已经涵盖了ZnO体单晶、纳米ZnO、量子点、量子线等材料的生长和特性的研究以及ZnO的p型掺杂,在短短几年内对ZnO的研究就取得了很大的进展。不过,于2002年10月在美国召开的ZnO国际学术会议上,各国学者一致认同:国际上还没有可重复的制备电学性能和稳定性较好的p型ZnO薄膜的方法;2006年9月,Q.Wan也在Applied Physics Letters上发表评论说:低阻、高迁移率p型ZnO的制备仍然是一个巨大的挑战。可见,p型ZnO的制备仍然是目前摆在世界各国科学家面前的重要课题,是研制电注入p-n结型ZnO基器件必须解决的关键和难点。本论文主要采用自行设计并改进的超声雾化热分解系统,通过优化生长工艺条件和降低薄膜生长速率制备出高度c轴择优的p型ZnO薄膜,应用Hall、XRD、XPS和SIMS等手段对ZnO薄膜的电学和结构性能进行了表征分析,重点讨论了超声喷雾热分解系统的设计和改进,研究了各工艺条件如衬底温度、掺杂配比、沉积时间和衬底对ZnO薄膜性能的影响。主要结论如下:1、设计出简单实用的喷头,简化了设备的操作,大大提高了实验的重复性和ZnO薄膜的晶体质量;2、衬底温度为440℃时可制备电学性能较好的p型ZnO薄膜,同时薄膜晶体质量和透过率较好。该温度下我们在普通玻璃和corning7059玻璃衬底上,Zn、N、Al原子比分别为1:3:0.10和1:3:0.07时制备出电学性能最好的p型ZnO薄膜,相应的电学参数为:普通玻璃上薄膜电阻率8.1??cm、迁移率4.3cm2?V-1?s-1、载流子浓度1.8×1017cm-3;7059玻璃上薄膜电阻率3.58??cm、迁移率2.17 cm2?V-1?s-1、载流子浓度8.01×1017cm-3;3、衬底温度合适时,前驱溶液的浓度对薄膜的电学性能影响不明显;4、不同衬底上薄膜电学特性有很大差别,其中相同条件下普通玻璃和corning7059玻璃衬底上薄膜导电类型不同,这是普通玻璃衬底内Na向ZnO中的扩散所致;另外,低阻Si衬底上ZnO薄膜比高阻衬底上薄膜的电学指标要高几个数量级,这是Si衬底的导电性对霍尔测试结果的影响所致;5、光致发光结果表明:Si衬底上温度为440℃,Zn、N、Al原子配比为1:3:0.1时所制备的p型ZnO薄膜在380nm处的发光峰很强,而可见光发光带十分微弱,具有较好的发光特性。