Um das Problem der p-Typ-Dotierung von reinem ZnO-Halbleiter zu lösen, wurde ein neuer Ansatz vorgeschlagen, der die kombinierte Substitution von negativen (S^2-) und positiven (Mg²⁺) Ionen sowie die synergistische Steuerung der elektronischen Bandstruktur der ZnO-Legierung auf Basis der N-Akzeptor-Dotierung beinhaltet. Erfolgreich wurden p-Typ transparente leitfähige MgZnOS-Dünnfilme mit N-Dotierung mittels gepulster Laserabscheidung hergestellt. Die Kristallstruktur, optoelektronischen Eigenschaften und chemischen Zusammensetzung der Filme wurden mittels Röntgendiffraktion, Transmission, Halleffekt, Röntgenphotoelektronenspektroskopie und Sekundärionenmassenspektrometrie analysiert. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass die hergestellten MgZnOS∶N-Filme eine hexagonale Wurtzit-Struktur aufweisen und bevorzugt entlang der c-Achse wachsen. Die Transmission der Filme im UV-Vis-Nahinfrarotbereich übersteigt 80%, und die Mg-Dotierung erweitert deutlich die optische Bandlücke der ZnO-Legierungsfilme. Der Mg- und S-Gehalt in den p-Typ leitfähigen Filmen beträgt jeweils 9% bzw. 25%, die Lochkonzentration liegt bei 2,02×10¹⁹ cm^-3, die Hall-Mobilität bei 0,25 cm²/(V∙s) und der Widerstand bei 1,24 Ω∙cm. Basierend auf der erfolgreichen Herstellung der p-Typ MgZnOS∶N-Filme wurde ein neuartiger p-MgZnOS∶N/n-ZnO-Quasi-Heterostruktur-p-n-Übergangs-UV-Photodetektor entworfen und hergestellt. Das Bauteil zeigt typische Dioden-Gleichrichtercharakteristik (Schwellenspannung ca. 1,21 V) und eine stabile selbstbetriebene UV-Lichtreaktion bei 0 V Vorspannung mit einer Spitzenempfindlichkeit von 2,26 mA/W (Wellenlänge 350 nm). Die Analyse legt nahe, dass die selbstbetriebene Lichtreaktion auf die effektive Trennung und den Transport der photogenerierten Ladungsträger durch das eingebaute elektrische Feld der p-n-Übergangs zurückzuführen ist. Diese Studie bietet eine wertvolle Referenz für die Erforschung der p-Typ-Dotierung von ZnO und ist bedeutend für die Entwicklung leistungsfähiger voll ZnO-basierter optoelektronischer Geräte.

Gepulste Laserabscheidung; p-Typ-Dotierung; MgZnOS; p-n-Übergang