순수 ZnO 반도체의 p형 도핑 문제를 해결하기 위해 음이온(S^2-)과 양이온(Mg²⁺)의 복합 치환과 ZnO 합금의 전자 밴드 구조를 협동으로 조절하는 새로운 N 수용체 도핑 방법이 제안되었으며, 펄스 레이저 증착법을 사용하여 N 도핑된 p형 투명 전도성 MgZnOS 박막을 성공적으로 제작하였다. X선 회절, 투과 광학, 홀 효과, X선 광전자 분광법 및 2차 이온 질량 분석을 통해 박막의 결정 구조, 광전 성질 및 화학 성분을 분석하였다. 실험 결과, 제작된 MgZnOS∶N 박막은 육방정 신성 광물 구조를 가지며, c축 우선 지향성 성장을 나타냈다. 박막은 자외선-가시광선-근적외선 영역에서 투과율이 80% 이상이며, Mg 도핑은 ZnO 합금 박막의 광학 밴드갭을 현저히 확장시켰다. 제작된 p형 전도성 박막 내 Mg와 S 함량은 각각 9%와 25%이며, 정공 농도는 2.02×10¹⁹ cm^-3, 홀 이동도는 0.25 cm²/（V∙s）, 저항률은 1.24 Ω∙cm이다. p형 MgZnOS∶N 박막 제작 성공을 바탕으로 새로운 p-MgZnOS∶N/n-ZnO 준동종 p-n 접합 자가 구동 자외선 광전 탐지기가 설계 및 제작되었다. 소자는 전형적인 다이오드 정류 특성(동작 전압 약 1.21 V)을 나타내며, 0 V 바이어스에서 안정적인 자가 구동 자외선 광응답을 보이며, 최대 응답도는 2.26 mA/W(350 nm 파장)이다. 분석에 따르면 이러한 자가 구동 광응답은 p-n 접합 내장 전계에 의한 광생성 캐리어의 효과적인 분리 및 전달에서 기인한 것으로 판단된다. 본 연구는 ZnO의 p형 도핑 연구에 가치 있는 참고자료를 제공하며, 고성능 전면 ZnO 기반 광전자 소자 개발에 중요하다.

펄스 레이저 증착; p형 도핑; MgZnOS; p-n 접합