Frente al desafío del dopaje tipo p en semiconductores ZnO puros, se propone un nuevo enfoque basado en la sustitución combinada de iones negativos (S2-) y positivos (Mg2+) y el control sinérgico de la estructura de la banda electrónica del aleación ZnO para el dopaje aceptor N, logrando la preparación exitosa de películas transparentes conductoras tipo p de MgZnOS dopadas con N mediante deposición por láser pulsado. La estructura cristalina, propiedades optoelectrónicas y composición química de las películas fueron analizadas mediante difracción de rayos X, espectroscopía de transmisión, efecto Hall, espectroscopía fotoelectrónica de rayos X y espectrometría de masas de iones secundarios. Los resultados experimentales indican que las películas MgZnOS∶N preparadas poseen estructura de wurtzita hexagonal con orientación preferente a lo largo del eje c. La transmitancia de las películas en las regiones ultravioleta-visible-infrarrojo cercano supera el 80%, y el dopaje con Mg amplía significativamente la brecha óptica de banda de las películas de aleación ZnO. Los contenidos de Mg y S en las películas conductoras tipo p preparadas son del 9% y 25%, respectivamente; la concentración de huecos es de 2.02×1019 cm-3; la movilidad Hall es de 0.25 cm2/(V∙s); y la resistividad es de 1.24 Ω∙cm. Basado en la exitosa preparación de las películas p-type MgZnOS∶N, se diseñó y fabricó un nuevo fotodetector UV tipo p-n cuasi-homogéneo p-MgZnOS∶N/n-ZnO. El dispositivo muestra características típicas de diodo rectificador (voltaje de encendido alrededor de 1.21 V), y presenta una respuesta UV autonavegada estable a 0 V de polarización con una responsividad máxima de 2.26 mA/W (longitud de onda 350 nm). Se concluye que esta respuesta foto autonavegada proviene de la efectiva separación y transporte de portadores foto-generados por el campo eléctrico interno de la unión p-n. Este estudio proporciona una referencia valiosa para la investigación en el dopaje tipo p de ZnO y es de gran importancia para el desarrollo de dispositivos optoelectrónicos totalmente basados en ZnO de alto rendimiento.
关键词
deposición por láser pulsado;dopaje tipo p;MgZnOS;uniones p-n