Angesichts der Herausforderung der p-Typ-Dotierung von reinem ZnO-Halbleiter wurde ein neuer Ansatz vorgeschlagen, der auf der kombinierten Substitution negativer Ionen (S^2-) und positiver Ionen (Mg²⁺) sowie der synergistischen Kontrolle der Elektronenbandstruktur der ZnO-Legierung basiert und die Akzeptor-Dotierung mit N durchführt. Erfolgreich wurden mit der gepulsten Laserablagerung N-dotierte p-Typ-transparente leitfähige MgZnOS-Filme hergestellt. Die Kristallstruktur, optoelektrischen Eigenschaften und chemische Zusammensetzung der Filme wurden mittels Röntgendiffraktometrie, Transmissionsspektroskopie, Hallscher-Effekt, Röntgen-Photoelektronenspektroskopie und Sekundärionen-Massenspektrometrie analysiert. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass die hergestellten MgZnOS∶N-Filme eine hexagonale Wurtzit-Struktur mit bevorzugter c-Achsenorientierung aufweisen. Die Transparenz der Filme im UV-Vis-Nahinfrarotbereich liegt über 80 %, und die Mg-Dotierung erweitert deutlich die optische Bandlücke der ZnO-Legierungsfilme. Der Gehalt von Mg und S in den hergestellten p-Typ-leitfähigen Filmen beträgt jeweils 9 % und 25 %, die Lochkonzentration 2,02×10¹⁹ cm^-3, die Hall-Mobilität 0,25 cm²/(V∙s) und der Widerstand 1,24 Ω∙cm. Auf der Grundlage der erfolgreichen Herstellung von p-Typ MgZnOS∶N-Filmen wurde ein neuartiger p-MgZnOS∶N/n-ZnO quasi-homogener p-n-Übergang für einen selbstgetriebenen UV-Photodetektor entworfen und hergestellt. Das Bauelement zeigt typische Diodengleichrichter-Eigenschaften (Schwellenspannung ca. 1,21 V) und eine stabile selbstangetriebene UV-Reaktion bei 0 V Vorspannung mit einer Spitzenresponsivität von 2,26 mA/W (Wellenlänge 350 nm). Die Analyse legt nahe, dass die oben genannte selbstangetriebene Photoreaktion auf die wirkungsvolle Trennung und den Transport der photogenerierten Ladungsträger durch das eingebaute elektrische Feld der p-n-Übergangs zurückzuführen ist. Diese Studie liefert wertvolle Referenzen für die Forschung zur p-Typ-Dotierung von ZnO und ist von großer Bedeutung für die Entwicklung von Hochleistungsoptikelementen auf ZnO-Basis.

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