1.2　ZnO的缺陷与掺杂

本征ZnO的固有缺陷是阻碍其应用的一个很大因素，所以为了获得性能优异的ZnO，需要对ZnO的固有缺陷进行研究分析并加以改善。下面是对ZnO的缺陷研究。

ZnO薄膜内部的缺陷主要分为四类：点缺陷、线缺陷、堆垛层错及晶界缺陷［27］。其中，点缺陷的存在主要是因为在薄膜的制备过程中，ZnO的化学计量比会发生一定的偏移［28］。这是因为在实际的生长过程中，不可避免地存在多余的Zn以及出现O的不足，分别会导致锌间隙和氧空位的存在。ZnO中线缺陷的存在，会使得载流子的复合作用增强，导致薄膜电学性能的变差。导致线缺陷出现的原因有两个：一个是薄膜中Zn和O的比例［29］，另一个是薄膜与衬底材料的晶格不匹配［30］。堆垛层错在ZnO中非常常见，而引起层错的原因也是晶格失配［31］。层错的存在会使得ZnO的能带位置发生变化，并有可能产生量子效应，使得薄膜的导电特性和传输特性受到影响［32-33］。晶界缺陷是ZnO中出现的最少的缺陷，它的产生机理到目前还没有定论，有报道称其是锌空位和氧填隙的结合［34］。

ZnO的掺杂分为N型掺杂和P型掺杂。ZnO在自然状态下为N型半导体，掺杂施主元素后，其电子浓度得到很大提升且对透过率影响较小。一般选取的掺杂元素有B、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Ti、Zr等，这些元素在掺杂后会取代ZnO中Zn的位置，然后贡献额外的电子，使得薄膜中电子浓度极大提升，从而使得薄膜的电学性能变得更加的优良很稳定［35-38］。相对来讲，由于自然状态下为N型半导体，高度的补偿作用使得ZnO的P型掺杂比较难以实现。经过研究者们大量的实验和分析总结后，发现P型掺杂困难的主要原因有：氧空位和锌间的高度补偿作用；受主固溶度达不到要求；形成较深的受主能级，使得电离效率不理想［36-40］