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氧化锌(ZnO)是Ⅱ-Ⅵ族直接宽带隙半导体材料,室温下其禁带宽度与氮化镓(GaN)相近约为3.37 eV,激子束缚能高达60 meV,是Ga N(约25 meV)的两倍之多,远高于室温热能(26 meV),有望实现室温乃至更高温度下的激子受激发射;同时,氧化锌还具有原材料丰富、无毒等优点。因此,ZnO被认为是制备发光二极管、激光器和紫外探测器等短波长光电器件的一种理想材料。要想实现ZnO在光电器件领域的实际应用,高质量稳定的ZnO基pn结必不可少。由于ZnO掺杂呈现非对称性,所以n型材料容易获取,然而自补偿效应、受主杂质掺杂浓度低以及受主能级深等因素导致了高质量稳定的p型材料难以制备,这已成为阻碍其在光电器件领域发展的关键性问题,也是亟待突破的瓶颈性问题。近些年,由Yamamoto提出的施主-受主共掺技术为制备稳定低阻的p型Zn O材料开辟了一条新的途径。此外,通过能带调节工程还可以将ZnO光电器件的工作范围从深紫外区调节到可见光区域,极大的扩展了ZnO材料的应用范围。采用射频磁控溅射在石英衬底上制备ZnMgO:In薄膜,通过N离子注入获得了In-N共掺ZnMgO薄膜(ZnMgO:In-N薄膜)。借助于X射线衍射分析(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱分析(Raman)和霍尔效应测试(Hall)等测试表征手段,研究了不同退火温度对ZnMgO:In-N薄膜结构和电学等特性的影响,并探讨了其p型转变机理和影响其p型导电性能衰减的原因。实验结果表明:所有制备的薄膜均呈现纤锌矿结构,沿c轴方向择优生长。在N2氛围下对ZnMgO:In-N薄膜进行不同温度的退火处理,退火时间为25 min,找到了一个实现p型导电的退火温度窗口(570℃-590℃)。当退火温度为580℃时,能够得到性能良好的p型ZnMgO:In-N薄膜,薄膜具有良好的p型导电能力和较小的残余应力,其p-ZnMgO:In-N/n-ZnMgO:In同质结表现出较好的二极管整流特性。在退火过程中,InZn+2NO受主复合体的形成是ZnMgO:In-N薄膜实现p型导电转变的主要原因,施主型缺陷锌间隙浓度降低减少对受主的补偿作用。在p型稳定性方面,ZnMgO:In-N薄膜在保存2-3个月的时间里p型导电性能逐渐衰退,表现在载流子浓度下降和电阻率上升,甚至个别样品出现了由p型导电转变为n型导电的情况。研究认为ZnMgO:In-N薄膜里(N2)O双重施主型缺陷和表面吸附污染对p型导电性能衰减具有一定的影响。通过真空高温退火处理可消除p型ZnMgO:In-N薄膜中的(N2)O施主缺陷,但会导致薄膜转变为n型导电;通过低温真空退火处理可减少ZnMgO:In-N薄膜表面吸附污染,能够促使其p型导电能力大幅度提升,甚至还能把衰退为n型导电的ZnMgO:In-N薄膜样品重新转变为p型导电。