1.2　ZnO的缺陷與摻雜

本征ZnO的固有缺陷是阻礙其應用的一個很大因素，所以為了獲得性能優異的ZnO，需要對ZnO的固有缺陷進行研究分析并加以改善。下面是對ZnO的缺陷研究。

ZnO薄膜內部的缺陷主要分為四類：點缺陷、線缺陷、堆垛層錯及晶界缺陷［27］。其中，點缺陷的存在主要是因為在薄膜的制備過程中，ZnO的化學計量比會發生一定的偏移［28］。這是因為在實際的生長過程中，不可避免地存在多余的Zn以及出現O的不足，分別會導致鋅間隙和氧空位的存在。ZnO中線缺陷的存在，會使得載流子的復合作用增強，導致薄膜電學性能的變差。導致線缺陷出現的原因有兩個：一個是薄膜中Zn和O的比例［29］，另一個是薄膜與襯底材料的晶格不匹配［30］。堆垛層錯在ZnO中非常常見，而引起層錯的原因也是晶格失配［31］。層錯的存在會使得ZnO的能帶位置發生變化，并有可能產生量子效應，使得薄膜的導電特性和傳輸特性受到影響［32-33］。晶界缺陷是ZnO中出現的最少的缺陷，它的產生機理到目前還沒有定論，有報道稱其是鋅空位和氧填隙的結合［34］。

ZnO的摻雜分為N型摻雜和P型摻雜。ZnO在自然狀態下為N型半導體，摻雜施主元素后，其電子濃度得到很大提升且對透過率影響較小。一般選取的摻雜元素有B、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Ti、Zr等，這些元素在摻雜后會取代ZnO中Zn的位置，然后貢獻額外的電子，使得薄膜中電子濃度極大提升，從而使得薄膜的電學性能變得更加的優良很穩定［35-38］。相對來講，由于自然狀態下為N型半導體，高度的補償作用使得ZnO的P型摻雜比較難以實現。經過研究者們大量的實驗和分析總結后，發現P型摻雜困難的主要原因有：氧空位和鋅間的高度補償作用；受主固溶度達不到要求；形成較深的受主能級，使得電離效率不理想［36-40］