氧化锌(ZnO)是一种宽带隙(室温下3.3eV)Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体,激子结合能为60meV,具有六方纤锌矿结构,其空间群为P63mc。晶格常数a =0.325nm ,c = 0.521nm。ZnO薄膜具有良好的透明导电性、压电性、光电性、气敏性、压敏性、且易于与多种半导体材料实现集成化。由于这些优异的性质,使其具有广泛的用途和许多潜在用途。近年来,对其研究和开发在国内外科学界及工业部门引起了极大的关注和兴趣。实现ZnO光电器件的一个关键技术就是制备出低阻p型ZnO薄膜。ZnO薄膜n型掺杂较为容易,其缺陷就导致其呈n型电导。然而和其它宽禁带半导体相似,ZnO薄膜的p型掺杂较为困难,其原因主要有:p型掺杂往往导致ZnO晶格马德隆势能的升高,使晶格结构不稳定;ZnO材料中的本征施主缺陷间隙锌和空位氧对受主有很大的自补偿作用;ZnO受主能级一般很深,空穴在热激发下难于进入价带;受主掺杂的固溶度也不高。常用的p型掺杂方式是利用V族的氮、磷、砷掺杂及其和n型施主的共掺杂方式。ZnO薄膜的制备的主要方法有很多,各种方法各有优缺点。结合现有条件和p型掺杂稳定性要求,本课题将ZnO薄膜的N掺杂,分为三阶段实施。首先采用射频磁控溅射方法在玻璃和硅片上制备ZnO薄膜,然后将硅基薄膜进行N离子注入,最后在N环境中进行热退火以达到掺杂目的。用台阶仪测试溅射镀膜厚度的均匀性,用紫外-可见光双光束分光光度计测量ZnO薄膜的透过率。将各阶段的薄膜用SEM表征形貌和微结构,用XDR分析薄膜的晶体结构,用Hall效应测试仪测量薄膜的电学性能。研究得出通过射频溅射的ZnO薄膜厚度相对均匀,具有高度的c轴择优取向,成膜质量高;在玻璃上沉积的薄膜表现出较高的透过率,其光学禁带宽度拟合约为3.45eV;离子注入后的薄膜表面有较大损伤,但随退火温度的增加和退火时间的延长其损伤会得到恢复,且薄膜表面更加致密平滑;XRD显示N掺杂薄膜的结晶质量随退火时间和温度的变化会出现一个峰值,而其半高宽在高温下趋于稳定;霍尔测试显示样品呈p型转变分为两个区域,退火条件在650度及其以下温度区域时呈弱p型,且和退火时间关系不大;在800度及其以上温度区域时,随退火温度增加和时间延长其载流子浓度增大;在退火时间为3分钟时,出现一个退火反常区域,薄膜呈n型电导,其原因有待进一步探讨。