Angesichts des Problems der p-Typ-Dotierung des reinen ZnO-Halbleiters wird ein neuer Ansatz vorgeschlagen, der die kombinierte Substitution negativer (S^2-) und positiver (Mg²⁺) Ionen sowie die synergistische Regulierung der elektronischen Bandstruktur der ZnO-Legierung auf der Basis der p-Akzeptor-Dotierung mit N nutzt. Durch gepulste Laserabscheidung wurden erfolgreich N-dotierte p-Typ transparente leitfähige MgZnOS-Dünnfilme hergestellt. Die Kristallstruktur, optoelektronischen Eigenschaften und chemische Zusammensetzung der Filme wurden mittels Röntgenbeugung, Transmissionsspektroskopie, Halleffekt, Röntgenphotoelektronenspektroskopie und Sekundärionen-Massenspektrometrie untersucht. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass die hergestellten MgZnOS∶N-Filme eine hexagonale Wurtzitstruktur mit bevorzugter c-Achsenorientierung aufweisen. Die Transmission der Filme im UV-sichtbaren bis nahinfraroten Bereich überschreitet 80%, und Mg-Dotierung erweitert deutlich die optische Bandlücke der ZnO-Legierungsfilme. Der Mg- und S-Gehalt in den hergestellten p-Typ-leitfähigen Filmen beträgt jeweils 9% bzw. 25%, die Lochkonzentration 2,02×10¹⁹ cm^-3, die Hall-Mobilität 0,25 cm²/(V∙s) und der Widerstand 1,24 Ω∙cm. Basierend auf den erfolgreich hergestellten p-Typ MgZnOS∶N-Filmen wurde ein neuer quasi-homojunktionaler p-n-Strukturtyp Ultraviolett-Photodetektor p-MgZnOS∶N/n-ZnO entworfen und hergestellt. Das Gerät zeigt typische Dioden-Gleichrichtereigenschaften (Schwellenspannung etwa 1,21 V) und zeigt bei 0 V Vorspannung eine stabile selbstangetriebene UV-Reaktion mit einer Spitzenresponsivität von 2,26 mA/W (Wellenlänge 350 nm). Die Analyse legt nahe, dass die selbstangetriebene Lichtreaktion durch die effektive Trennung und den Transport der photogenerierten Ladungsträger im internen elektrischen Feld der p-n-Anordnung verursacht wird. Diese Studie kann als wertvolle Referenz für die Forschung zur p-Typ-Dotierung von ZnO dienen und hat eine wichtige Bedeutung für die Entwicklung von Leistungsstarken komplett auf ZnO basierenden optoelektronischen Geräten.

gepulste Laserabscheidung;p-Typ Dotierung;MgZnOS;p-n-Struktur