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氧化锌(ZnO)是一种新型的宽禁带半导体,常温下禁带宽度为3.37eV,激子束缚能高达60meV,在蓝紫发光器件、紫外探测器、短波长激光二极管、自旋电子器件等方面有广阔的应用前景,因此ZnO材料和相关器件成为当前半导体科学技术的研究热点。本文在ZnO薄膜材料MOCVD生长机制、非故意掺杂、原位掺杂和器件应用等方面展开了研究,取得了以下成果：1.系统研究了不同生长条件下ZnO薄膜的MOCVD生长和性质,揭示了生长温度和O/Zn比与薄膜中碳(C)杂质形成之间的内在关联。研究发现相对于O2为氧源的情形,采用N20为氧源将导致较低的O/Zn比,从而引起薄膜中较高的C杂质非故意掺杂,研究分析了高的O/Zn比对MOCVD生长高质量ZnO薄膜的关键作用。进一步,采用等离子体离化技术或加入H2的技术可以有效促进N20的分解提高O/Zn比,以抑制ZnO薄膜中C杂质非故意掺杂,提高薄膜的质量。2.开展了MOCVD生长ZnO薄膜的In原位掺杂研究,生长出晶体质量较高的n型ZnO薄膜。通过调节反应气氛中的In/Zn气相摩尔比,实现了ZnO薄膜的电子浓度从1017到1020Cm-3的有效调控,掌握了ZnO薄膜的n型可控原位掺杂技术。深入研究了不同的In掺杂浓度对材料晶体结构、电学输运和发光性质的影响,分析了In掺杂导致的BM光学效应和能带重整化效应。3.成功研制出在紫外波段具有较好光电响应的ZnO基p-i-n结构紫外探测原型器件。在水热法制备的掺Sc n型ZnO单晶衬底上,利用MOCVD方法分别外延出Mg0.3Zn0.7O插入层和N掺杂ZnO的p型层,从而研制出具有p-i-n结构的紫外探测原型器件。该探测器显示较好的电学整流特性,并在紫外波段具有良好的光电响应。研究表明引入i-MgZnO势垒层可以抑制由于低温生长的p-ZnO薄膜的低质量所导致的ZnO pn结中存在的较大反向漏电流,增强势垒区在反向偏置状态下对载流子的阻碍作用,有助于优化和改进器件性能。