氧化锌(ZnO)是一种历史悠久的材料，由于其微观结构非中心对称，最初被预测可以应用于压电和非线性光学领域，又因为它在室温下具有宽的禁带和高的激子束缚能，是一类重要的第三代宽禁带半导体材料，在半导体领域受到了广泛关注。然而，在实际应用中，ZnO在上述各个领域都遇到了一些瓶颈问题：在压电领域，原本被认为是绝缘的ZnO出现了意外的导电性；在非线性光学领域，ZnO的折射率差很小，难以获得好的相位匹配；在半导体领域，难以同时获得高载流子浓度、高迁移率、高热稳定性的p型ZnO。本文主要针对以上ZnO的应用前景及相关瓶颈问题进行了总结，并提出了适用于离子型化合物半导体的载流子调控普适性理论，即：载流子类型完全由材料的精细化学组分完整表达式来决定。这一规则将原本被认为是无关的材料精细化学组分完整表达式和载流子类型两个概念联系起来，在认识上具有很大的突破，并形成了材料科学研究的新范式。该范式成功指导了高绝缘和高热稳定性的n型ZnO单晶以及高迁移率掺Al∶ZnO薄膜的生长，并为高载流子浓度、高迁移率、高热稳定性p型ZnO的制备提供了新思路。近来，除了上述应用领域外，ZnO还被发现在超快闪烁体和中红外(MIR)透明导电窗口领域具有较大的应用贡献，并推测这些领域很可能领先于ZnO原本受到重视的研究领域而取得真正的应用进展。

采用原子层沉积技术(atomic layer deposition)在InP衬底上生长ZnO薄膜,并在不同温度下(500和700 ℃)进行热退火处理,将P掺杂进入ZnO,得到p型ZnO薄膜.样品的光学特性通过光致发光光谱(photoluminescence,PL)来测定,得出热退火温度是影响P扩散掺杂的重要因素,低温PL光谱中,700 ℃热退火1 h样品的光谱展现出四个与受主相关的发射峰:3.351,3.311,3.246和3.177 eV,分别来自受主束缚激子的辐射复合(A°X)、自由电子到受主的发射(FA)、施主受主对的发射(DAP)以及施主受主对的第一纵向声子伴线(DAP-1LO),计算得到受主束缚能为122 meV,与理论计算结果一致.通过热扩散方式实现了ZnO薄膜的p型掺杂,解决了制约ZnO基光电器件发展的主要问题,对ZnO基半导体材料及其光电器件的发展有重要意义.

采用射频反应磁控溅射法退火生长得到了Na-N共掺杂p-ZnO薄膜。XRD测试结果表明，退火前后均得到c轴择优取向的ZnO薄膜。Hall测试结果表明：退火后薄膜的电学性能明显改善，得到了p-ZnO薄膜，退火温度为450 ℃时取得最佳电学性能：室温电阻率为139.2 Ω·cm，迁移率为0.2 cm2·V-1·s-1，空穴浓度为2.5×1017 cm-3。XPS分析表明：Na掺入ZnO中作为受主NaZn而存在，N主要以N—H键的形式存在，其受主NO的作用不明显，但是否存在NaZn-NO受主复合体，还需进一步的研究。

本文主要对超声喷雾热解方法生长在本征Si衬底上的N－In共掺的p型ZnO薄膜的Raman光谱进行了研究。通过洛仑兹(Lorentz)模型和等离子激元与纵光学声子耦合模理论模型拟合不同浓度下的室温Raman光谱, 我们对样品的Raman峰进行了指认; 同时也得到了样品的空穴浓度和迁移率, 结果和霍耳测量得到的空穴浓度和迁移率符合的较好, 证明了霍耳测量p型ZnO薄膜得到的电学参数是可信的。随后我们又对不同浓度的p型ZnO薄膜的变温Raman光谱进行研究,运用一个详细的模型(考虑了晶格热膨胀、残余应力、和三声子、四声子衰变)描述不同浓度下各个样品Raman光谱中的等离子激元与纵光学声子耦合模随温度变化的情况。分析拟合参数, 可以清楚地了解随着浓度的增加耦合模参数随温度的衰变行为。

采用螺旋波等离子体辅助溅射技术制备了自然掺杂及N-Al共掺杂ZnO薄膜，对两种不同类型掺杂薄膜的低温光致发光(PL)特性进行了研究。实验结果表明，二者均呈现出了较强的与受主能级相关的发光特征，自然掺杂薄膜的光致发光谱在404.0 nm处出现了由于锌空位产生的近带边发光，N-Al共掺杂薄膜的光致发光谱在383.0 nm处出现了N作为受主的施主-受主对(DAP)跃迁发光。两种薄膜的发光特性比较分析表明，N-Al共掺杂技术能够有效提高N的固溶度，N受主能级密度增加使薄膜表现出较强的施主-受主对跃迁发光，表明该技术为实现p型ZnO薄膜制备的有效方法。