Para enfrentar o desafio do dopagem tipo p no semicondutor ZnO puro, foi proposta uma nova abordagem baseada na substituição composta de íons negativos (S^2-) e positivos (Mg²⁺), juntamente com o controle sinérgico da estrutura da banda eletrônica da liga ZnO dopada com receptores N. Filmes finos MgZnOS transparentes e condutores do tipo p dopados com N foram preparados com sucesso por deposição a laser pulsado. A estrutura cristalina, as propriedades optoeletrônicas e a composição química dos filmes foram analisadas por difração de raios X, espectroscopia de transmissão, efeito Hall, espectroscopia fotoeletrônica de raios X e espectrometria de massas de íons secundários. Os resultados experimentais indicam que os filmes MgZnOS∶N apresentam estrutura wurtzita hexagonal com crescimento preferencial orientado ao longo do eixo c. A transmitância dos filmes na faixa ultravioleta-visível-infravermelho próximo ultrapassa 80%, e a dopagem com Mg amplia significativamente a banda proibida óptica dos filmes de liga ZnO. Os teores de Mg e S nos filmes condutores do tipo p são 9% e 25%, respectivamente, com concentração de lacunas de 2,02×10¹⁹ cm^-3, mobilidade Hall de 0,25 cm²/(V∙s) e resistividade de 1,24 Ω∙cm. Com base na preparação bem-sucedida dos filmes p-type MgZnOS∶N, foi projetado e fabricado um novo fotodetector ultravioleta de junção p-n quasi-homogênea p-MgZnOS∶N/n-ZnO autoalimentado. O dispositivo apresenta características típicas de retificação de diodo (tensão de limiar em torno de 1,21 V) e responde de forma estável e autoalimentada à luz ultravioleta sob polarização de 0 V, com responsividade máxima de 2,26 mA/W (comprimento de onda de 350 nm). A análise sugere que essa resposta autoalimentada é originada da separação eficaz e do transporte dos portadores de carga fotogerados pelo campo elétrico interno da junção p-n. Este estudo fornece uma referência valiosa para a pesquisa do dopagem tipo p em ZnO e é importante para o desenvolvimento de dispositivos optoeletrônicos totalmente baseados em ZnO de alto desempenho.

Deposição a laser pulsado; dopagem tipo p; MgZnOS; junção p-n