氧化锌（ZnO）是一种直接宽带隙的半导体功能材料，室温下禁带宽度为3.37 eV，激子束缚能高达60 meV，使其在短波长光电器件领域有着诱人的应用前景，因而受到了广泛的关注。然而，可靠稳定的低阻p型ZnO薄膜的获得成为制约ZnO基光电器件发展的主要瓶颈之一。针对目前制约p型ZnO发展的难点和热点问题开展研究，取得的主要成果如下:  

1. 通过不同的成膜方式（如磁控溅射、电子束蒸发及购买单晶）和不同的衬底（硅片、石英及蓝宝石）制备ZnO薄膜，采用N离子注入的方式实现ZnO的高浓度N掺杂，随后适当的退火处理成功实现了N掺ZnO的p型导电（空穴浓度为1.68×10¹⁶~7.73×10¹⁷ cm^-3，电阻率为2.34~91.64 Ω·cm）。其p型性能与目前采用MBE生长的p型ZnO:N薄膜的空穴浓度相当（10¹⁶~10¹⁷ cm^-3），尽管如此，N单掺杂ZnO薄膜的p型稳定性并不理想（一般在1个月内均会转变成n型导电）。结合实验和理论计算分析了ZnO:N薄膜p型不稳定的主要原因可归结于N_O受主能级较深（~0.3 eV）。  

2. 为了提高ZnO:N的p型性能及稳定性，本课题组开展了施主-受主共掺（In-N和Al-N）和双受主共掺（Ag-N）。研究表明：尽管Ag-N双受主共掺能提高ZnO的p型稳定性（其p型导电可维持近四个月），但由于受主与受主之间的排斥作用使得Ag-N共掺杂效率变低，以至于获得的空穴浓度仅为~3×10¹⁶ cm^-3，同时电阻率也相对较高（92.57 Ω·cm），从实验上得出了Ag-N共掺法不是一种有效的共掺杂手段。相反，采用活性施主（In、Al）与N共掺杂ZnO能获得性能优越的p型ZnO薄膜，本课题组长期坚持研究In-N共掺p型ZnO。目前，p型In-N共掺ZnO薄膜的空穴浓度可达到1.34×10¹⁷~4.04×10¹⁸ cm^-3，电阻率低至1.15~8.90 Ω·cm，且p型的稳定性明显得到提高（可达1年之久）。制备出的同质p-n结I-V曲线具有明显的整流特性。在此基础上我们探索性研究了带隙可调的p型ZnO:In-N薄膜（掺Cd使带隙变小，掺Mg使带隙变宽），发现由于Cd的掺入会降低ZnO导带，变浅的施主缺陷更容易对空穴补偿，因而获得ZnO薄膜的空穴浓度大大降低（~10¹⁶ cm^-3），且p型稳定性较差。而Mg掺入提高了价带，变浅的受主能级易获得较稳定的p型ZnO薄膜（空穴浓度为10¹⁷~10¹⁸ cm^-3）。  

3. 过渡金属（如Mn，Fe，Co，Ni等）掺杂ZnO有望实现室温铁磁性，理论预测Mn掺杂p型ZnO更有利于实现室温铁磁性，为此，本课题组开展了Mn-N共掺p型ZnO的研究。结果表明：Mn单掺ZnO薄膜表现为顺磁性而非铁磁性，Mn-N共掺时，因N的p轨道在传递Mn²⁺间的铁磁交换作用中发挥关键作用，实验上实现了ZnO:Mn-N薄膜铁磁性。并证实，与Mn掺杂的n型ZnO薄膜的相比，p型Mn掺杂ZnO表现出明显的室温铁磁性。与此同时，还发现ZnO的Mn掺杂能有效的降低背景电子浓度，反过来也有助于ZnO的p型实现，这与理论计算表明Mn-N共掺可以降低N在ZnO的形成能密切相关。  

4. 分析ZnO薄膜p型不稳定的原因。借助拉曼散射光谱，实验上发现p-ZnO:N 薄膜中残余压应力是p 型不稳定的原因之一。通过第一性原理计算，理论研究了间隙N对p 型ZnO:N 薄膜稳定性的影响，发现间隙N易于在p-ZnO:N 薄膜中形成施主缺陷(N₂)_O，不仅导致有效受主浓度大大降低，同时对空穴还起补偿作用。施主缺陷(N₂)_O是p 型ZnO不稳定的又一重要因素。  

这些研究为制备性能更好的p型ZnO打下了基础，也为进一步研究p型ZnO的稳定性奠定了基础。