2024年3月23日发(作者：庚妙晴)
ZnO薄膜的结构性质及其制备
邵丽琴
摘要:氧化锌(ZnO)是一种直接带隙宽禁带(3.37eV)II-VI族化合物半导体材料，具有较大的激
子束缚能(60meV)，具有优良的压电、光电、气敏、压敏等性质的材料，在透明导体、发光
元件、太阳能电池窗口材料、光波导器、单色场发射显示器材料、表面声波元件以及低压压
敏电阻器等方面具有广泛的用途。ZnO薄膜的制备方法多样，各具优缺点。本文综述了ZnO
薄膜的制备及性质特征，并对其发展趋势及前景进行了探讨。
关键词：ZnO薄膜；制备；性质；发展前景
一、引言
近年来，新一代的宽带隙半导体材料ZnO吸引了人们的目光。ZnO是II—VI族直接带
隙半导体，室温禁带宽度为3.37 eV
[1]
。特别是由于ZnO具有较高的激子结合能(约60 meV
[2]
)，
它比室温热离化能(26meV)大得多，理论上和实验都证实了ZnO在室温甚至更高温度下实现
紫外发光和受激辐射
[3,4]
，因此ZnO被认为是制备短波长发光和激光二极管、探测器等光电
子器件的理想候选半导体材料。ZnO作为一种新型的光电材料，在光波导、半导体紫外激
光器、发光器件，压电传感器及透明电极等方面应用广泛。本文综述了ZnO薄膜各种不同
的制备方法及发光的研究现状并指明了今后的研究方向。
二、ZnO的结构和性质
1.1 结构
ZnO有三种晶体结构，分别是立方NaCl，闪锌矿和六角纤锌矿构，如图1所示，在常温
常压下，ZnO的热稳定相为六方纤锌矿结构
[5]
，具有六方对称性。纤锌矿ZnO的晶格常数是
a=3.2498 Å，C=5.2066 Å。在C轴方向上，Zn原子与0
2
原子的间距为0.196nm，在其他三个方
向上为0.198nm。ZnO的结构可简单地描述为由Zn原子面和O原子面沿C轴交替排列而成，其
中Zn和O原子为相互四面体配位，从而Zn和0在位置上是等价的。这种排列导致ZnO具有一
个Zn极化面和一个O极化面，这种C面的极化分布使得两个面具有不同的性质，导致该结构
缺乏对称中心。另外，ZnO的纤锌矿结构相当于0原子构成简单六方密堆积，Zn原子填塞于
半数的四面体隙中。
1.2 本征缺陷
ZnO的本征点缺陷有：锌填隙(Zn
i
)、锌空位(V
Zn
)、氧填隙(0
i
)、氧空位(V
O
)、锌反位(Zno)、
氧反位（O
Zn
）等（如图2所示），其中锌填隙和氧空位的能级较浅，被认为是本征ZnO呈n型
导电的主要原因。在制备ZnO材料过程中，通常会产生氧空位V
O
和锌填隙Zn
i
。，这些本征缺
陷使ZnO呈n型导电性，所以n型掺杂较容易实现且载流子浓度容易控制
[6]
。然而ZnO的p型掺
杂却十分困难
[7]
，这主要是因为受主的固溶度较低，而且ZnO中的诸多本征施主缺陷会产生
高度的自补偿效应
[8]
。而且ZnO受主能级一般很深(N除外)，空穴不容易热激发进入导带
[9,10]
，
受主掺杂的固溶度也很低，因此难以实现P型转变。
图1 ZnO的晶体结构：（a）立方NaCl结构 图2 ZnO薄膜中六种本征点缺陷示意图
（b）闪锌矿结构 （c）六角纤锌矿结构
1.3 电学性质
ZnO本身的结构决定了它具有较高的电阻率，纯净的、理想化学配比的ZnO是绝缘体，
而不是半导体。其自由载流予浓度仅为4 m
-3
，比半导体中的载流子浓度(10
14
～10
25
m
-3
)和金
属载流子浓度(8×10
28
m
-3
)要小的多。但是由于ZnO本身存在大量的本征施主点缺陷，使得本
征ZnO呈n型半导体。研究表明，掺杂可以大大提高ZnO薄膜的导电性能，目前掺杂研究较
多的主要有A1
[11,12]
，In
[13,14]
，Tb
[15,16]
等。这些掺杂提高了ZnO薄膜中的施主杂质浓度，所以
ZnO薄膜还是呈n型导电。通过改变本征缺陷的浓度或是掺杂缺陷的浓度可以使ZnO薄膜的
电阻率在10
-4
-10
12
Ω·cm
[17]
之间的17个数量级变化。
p型ZnO薄膜的制备已有大量报道，目前所制备的P型ZnO薄膜载流子浓度很低
[18]
，不能
满足实际应用,但是这为制备ZnO基p-n结提供了可能性。
1.4 光学性质
ZnO只有用能量大于其光学带隙的光子(波长约为368 nln的紫外光)照射ZnO薄膜材料时，
薄膜中的电子才会吸收光子从价带跃迁到导带，产生强烈的光吸收。所以ZnO只对368 nln
以下的紫外光产生吸收，而对波长大于368 nnl的可见光则有很高的透过性，可见光范围内的
平均透过率可高达90％以上
[19]
。
ZnO薄膜的本征发光是从导带到价带的跃迁而产生的紫外发光，关于ZnO薄膜的可见光
的发射一般认为是由ZnO薄膜中存在的本征缺ZnO薄膜的低阻特征使其成为一种重要的电
极材料，如用作太阳能电池的电极、液晶元件电极等。高透光率和大的禁带宽度使其可用作
太阳能电池的窗口材料、低损耗光波导器材料等
[20]
．而它的发光性质及电子辐射稳定性则
使其成为一种很好的单色场发射低压平面显示器材料
[21]
，并在紫外光二极管激光器等电发
光器件领域有潜在的应用前景
[22]
。
1.5 压电性质
压电性质是指电介质在压力作用下发生极化而在两端表面间出现电位差的性质。ZnO就
是一种良好的压电材料，它不仅压电性强，而且具有化学性质稳定、耐热、电阻率大和容易
制备得到高质量薄膜等特点。ZnO压电薄膜可用于表面声波器件和压电器件，如带通滤波器、
压力传感器等等。
1.6 气敏性质
ZnO是一种气体敏感材料，ZnO薄膜光电导随表面吸附的气体种类和浓度不同会发生很
大变化，利用这种性质可以制成各种气敏传感器。其经某些元素掺杂之后对有害性气体、可
燃气体、有机蒸汽等具有很好的敏感性，可制成各种气敏传感器。．未掺杂的ZnO对还原性、
氧化性气体具有敏感性；掺Pd、Pt的ZnO对可燃性气体具有敏感性；掺Bi203、Cr203、Y203
等的ZnO薄膜对H2具有敏感性
[23,24]
；掺La203、Pd或V205的ZnO对酒精、丙酮等气体的表现
出良好敏感性，用其制备的传感器可用于健康检测、监测人的血液酒精浓度以及监测大气中
的酒精浓度等
[25]
．
1.7 压敏性质
ZnO材料具有一定的阈值电压。当外电场作用于ZnO压敏材料时，若外加电压高于阈值
电压时即进入击穿区，此时电压的微小变化就会引起电流的迅速增大，变化幅度由非线性系
数α来表征。ZnO的这种非线性的I—V特性，具有优良的压敏性能，在过压保护和稳压方面
有很好的用途。
三、ZnO薄膜的制备方法
1、磁控溅射
磁控溅射是以Zn或ZnO为靶，在0
2
或0
2
/Ar气氛下，在电离离子的轰击下将ZnO沉积到基片
上的一种方法。它主要包括射频磁控溅射法和直流磁控溅射法。采用磁控溅射法制备的ZnO
薄膜具有致密均匀、附着力大，并且基片因为在高能量的粒子的轰击下温度不断升高而不用
加热等优点而被广泛采用。利用磁控溅射法制备ZnO薄膜虽然易于掺杂，但是很难控制杂质
的浓度。
2、溶胶凝胶
溶胶凝胶法是一种新型的边缘制膜技术，一般采用提拉或甩胶机将含锌盐类的有机溶胶
均匀涂于基片上_以制取ZnO薄膜的工艺。溶胶是利用锌的可溶性无机盐或有机盐(如
Zn(N03)2)、Zn(CH3COO)2等)作为锌源，在催化剂冰醋酸及稳定剂乙醇胺等作用下，溶解于
乙二醇甲醚等有机溶裁中焉形成的。然后采用提拉法将溶胶均匀涂于基片上，通过干燥、退
火或激光辐照等后续处理，形成具有一定晶化程度的ZnO薄膜。
3、脉冲激光沉积
脉冲激光沉积是将高能激光束通过透镜聚焦作用于靶材表面，使靶材表面产生高温高压
等离子体，当等离子体中物质与被加热到一定温度的衬底相接触时便在上面沉积成薄膜。其
典型特征是激光作为一个外部能源不会引起沉积过程的污染。通过激光加热ZnO靶使其蒸
发，在与通入真空室的气源或气源的等离子体进行反应后沉积在与ZnO靶平行放置的衬底
上。入射源一般采用KrF(248nm，l0Hz，30ns)、hrF(193nm，20Hz，15ns)。
4、分子束外延（MBE）
MBE法是一种真空蒸发技术。即把原材料通过高温加热使之转化为气态，气态分子在真
空中以一定的速度向衬底运动并且在衬底上沉积生长。原材料一般选择高纯度的金属Zn，
氧源一般是高纯O2，还可以用NO、NO
2
、H
2
O
2
等。MBE生长ZnO薄膜需要超高真空条件，
本底压强要达10
-7
Pa数量级。一般选择蓝宝石为衬底。
5、金属有机化合物气相沉积(MOCVD)
MOCVD是一种利用有机金属盐在加热衬底上的热分解反应进行气相外延生长薄膜的
方法，利用MOCVD系统可生长出高质量的ZnO薄膜，特别是一种生长ZnO单晶薄膜的有效
方法。一般用二甲基锌(DMZ)或二乙基锌(DEZ)作为锌源，目前，普遍采用DEZ作为Zn源，
纯02作为氧源，用它生长ZnO，更容易控制生长速率，有利于控制膜厚和晶粒尺寸的均匀性，
有利于提高电子迁移率。但此法设备昂贵，且有毒性，反应后尾气会污染环境，不能进行在
位检测。
6、喷雾热解法
喷雾热分解法一般是将金属盐溶液雾化后喷入高温区，使金属盐在高温下分解形成薄
膜。制备ZnO薄膜时，原料一般是溶解在有机溶剂中的醋酸锌，通过超声雾化法或载气流喷
射雾化法将醋酸锌溶液雾化。并把它导人反应腔，在加热过程中先后经过溶剂的挥发、醋酸
锌的分解等过程，最终残余物质为ZnO。喷雾热分解法在常压下进行，可以减少在高真空环
境下沉积的ZnO薄膜中的氧空位缺陷，从而弱化施主补偿作用，有利于P型掺杂的实现。
四、ZnO薄膜的前景和展望
与其它半导体光电材料相比，ZnO具有很多独特的优点，但是P型掺杂的困难严重束缚
了ZnO材料的进一步发展和应用。遗憾的是，到目前为止，还没有出现一种工艺可以得到性
能优良、稳定以及重复性好的P型ZnO。III-V族元素共掺杂的方法使掺杂元素具有最浅受主
能级，在一定程度上提高了掺杂元素在ZnO中的固溶度，克服了ZnO中大量本征施主缺陷以
及一些施主杂质严重的自补偿效应，可能成为今后几年该领域的研究热点阻。
ZnO薄膜具有某些较优越的光电性质，因此，在某些光电器件的制备方面，ZnO薄膜有
其独特的优势。利用ZnO薄膜开发电性能更好的透明电极，发光元件、太阳能电池窗口材料、
光波导器材料、场发射低压平面显示器材料等方面具有十分广阔的前景。
经某些元素掺杂的ZnO材料对多种气体具有良好的敏感性，是制备气敏传感器的好材
料。随着自动监控、自动检测等的发展，对性能卓越的气敏传感器的需求将不断增加。而监
控、检测设备的集成化和微型化则需要气敏材料的薄膜化。开发敏感度更高的ZnO薄膜微型
气敏传感器将是今后发展的方向。
压敏性质是ZnO材料的重要性能特征，其在各种电器设备的电压保护、稳压和浪涌电
压吸收等方面占有举足轻重的地位。ZnO薄膜所表现出来的低压压敏性质正好符合目前迅速
发展的大规模、超大规模集成电路过流保护、稳压和浪涌电压吸收的需要，具有十分广阔的
应用前景。尽管ZnO薄膜低压压敏电阻器的研究和开发方面仍存在着诸多问题，但是，随着
研究的不断深入，研制出性能优越的ZnO薄膜低压压敏电阻器将为期不远。
参考文献
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Devices[J]．．Phys．，2005，98：041301．
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～1643．
[25]Rao B Bhooloka. Materials Chemistry and Physics,2000,64：62～65．
Sructure and Propertities of ZnO Thin Film and its Preparation
SHAO Li-qin
Abstract: ZnO is a II—VI semiconductor material with wide direct band gap of 3.37eVand a large
exciton binding energy of 60meV. ZnO thin films are the materials with many excellent properties
such as piezoeletricity, conductivity,optical absorption and emission, gas—sensitivity, and highly
nonlinear voltage-current characteristics. They have a wide variety of applications such as
transparent conductors, luminescence diode, window materials for solar cells, optical wave guides,
phosphor for monochrome field emission displays, surface acoustic wave devices, and low—
voltage varistors. There are many methods for the preparation of ZnO thin films, and each has its
advantages and disadvantages. This paper reviews the preparations and properties of ZnO thin
films, and discusses theft development prospects.
Key words: ZnO thin film; preparation methods; properties; development prospects
2024年3月23日发(作者：庚妙晴)
ZnO薄膜的结构性质及其制备
邵丽琴
摘要:氧化锌(ZnO)是一种直接带隙宽禁带(3.37eV)II-VI族化合物半导体材料，具有较大的激
子束缚能(60meV)，具有优良的压电、光电、气敏、压敏等性质的材料，在透明导体、发光
元件、太阳能电池窗口材料、光波导器、单色场发射显示器材料、表面声波元件以及低压压
敏电阻器等方面具有广泛的用途。ZnO薄膜的制备方法多样，各具优缺点。本文综述了ZnO
薄膜的制备及性质特征，并对其发展趋势及前景进行了探讨。
关键词：ZnO薄膜；制备；性质；发展前景
一、引言
近年来，新一代的宽带隙半导体材料ZnO吸引了人们的目光。ZnO是II—VI族直接带
隙半导体，室温禁带宽度为3.37 eV
[1]
。特别是由于ZnO具有较高的激子结合能(约60 meV
[2]
)，
它比室温热离化能(26meV)大得多，理论上和实验都证实了ZnO在室温甚至更高温度下实现
紫外发光和受激辐射
[3,4]
，因此ZnO被认为是制备短波长发光和激光二极管、探测器等光电
子器件的理想候选半导体材料。ZnO作为一种新型的光电材料，在光波导、半导体紫外激
光器、发光器件，压电传感器及透明电极等方面应用广泛。本文综述了ZnO薄膜各种不同
的制备方法及发光的研究现状并指明了今后的研究方向。
二、ZnO的结构和性质
1.1 结构
ZnO有三种晶体结构，分别是立方NaCl，闪锌矿和六角纤锌矿构，如图1所示，在常温
常压下，ZnO的热稳定相为六方纤锌矿结构
[5]
，具有六方对称性。纤锌矿ZnO的晶格常数是
a=3.2498 Å，C=5.2066 Å。在C轴方向上，Zn原子与0
2
原子的间距为0.196nm，在其他三个方
向上为0.198nm。ZnO的结构可简单地描述为由Zn原子面和O原子面沿C轴交替排列而成，其
中Zn和O原子为相互四面体配位，从而Zn和0在位置上是等价的。这种排列导致ZnO具有一
个Zn极化面和一个O极化面，这种C面的极化分布使得两个面具有不同的性质，导致该结构
缺乏对称中心。另外，ZnO的纤锌矿结构相当于0原子构成简单六方密堆积，Zn原子填塞于
半数的四面体隙中。
1.2 本征缺陷
ZnO的本征点缺陷有：锌填隙(Zn
i
)、锌空位(V
Zn
)、氧填隙(0
i
)、氧空位(V
O
)、锌反位(Zno)、
氧反位（O
Zn
）等（如图2所示），其中锌填隙和氧空位的能级较浅，被认为是本征ZnO呈n型
导电的主要原因。在制备ZnO材料过程中，通常会产生氧空位V
O
和锌填隙Zn
i
。，这些本征缺
陷使ZnO呈n型导电性，所以n型掺杂较容易实现且载流子浓度容易控制
[6]
。然而ZnO的p型掺
杂却十分困难
[7]
，这主要是因为受主的固溶度较低，而且ZnO中的诸多本征施主缺陷会产生
高度的自补偿效应
[8]
。而且ZnO受主能级一般很深(N除外)，空穴不容易热激发进入导带
[9,10]
，
受主掺杂的固溶度也很低，因此难以实现P型转变。
图1 ZnO的晶体结构：（a）立方NaCl结构 图2 ZnO薄膜中六种本征点缺陷示意图
（b）闪锌矿结构 （c）六角纤锌矿结构
1.3 电学性质
ZnO本身的结构决定了它具有较高的电阻率，纯净的、理想化学配比的ZnO是绝缘体，
而不是半导体。其自由载流予浓度仅为4 m
-3
，比半导体中的载流子浓度(10
14
～10
25
m
-3
)和金
属载流子浓度(8×10
28
m
-3
)要小的多。但是由于ZnO本身存在大量的本征施主点缺陷，使得本
征ZnO呈n型半导体。研究表明，掺杂可以大大提高ZnO薄膜的导电性能，目前掺杂研究较
多的主要有A1
[11,12]
，In
[13,14]
，Tb
[15,16]
等。这些掺杂提高了ZnO薄膜中的施主杂质浓度，所以
ZnO薄膜还是呈n型导电。通过改变本征缺陷的浓度或是掺杂缺陷的浓度可以使ZnO薄膜的
电阻率在10
-4
-10
12
Ω·cm
[17]
之间的17个数量级变化。
p型ZnO薄膜的制备已有大量报道，目前所制备的P型ZnO薄膜载流子浓度很低
[18]
，不能
满足实际应用,但是这为制备ZnO基p-n结提供了可能性。
1.4 光学性质
ZnO只有用能量大于其光学带隙的光子(波长约为368 nln的紫外光)照射ZnO薄膜材料时，
薄膜中的电子才会吸收光子从价带跃迁到导带，产生强烈的光吸收。所以ZnO只对368 nln
以下的紫外光产生吸收，而对波长大于368 nnl的可见光则有很高的透过性，可见光范围内的
平均透过率可高达90％以上
[19]
。
ZnO薄膜的本征发光是从导带到价带的跃迁而产生的紫外发光，关于ZnO薄膜的可见光
的发射一般认为是由ZnO薄膜中存在的本征缺ZnO薄膜的低阻特征使其成为一种重要的电
极材料，如用作太阳能电池的电极、液晶元件电极等。高透光率和大的禁带宽度使其可用作
太阳能电池的窗口材料、低损耗光波导器材料等
[20]
．而它的发光性质及电子辐射稳定性则
使其成为一种很好的单色场发射低压平面显示器材料
[21]
，并在紫外光二极管激光器等电发
光器件领域有潜在的应用前景
[22]
。
1.5 压电性质
压电性质是指电介质在压力作用下发生极化而在两端表面间出现电位差的性质。ZnO就
是一种良好的压电材料，它不仅压电性强，而且具有化学性质稳定、耐热、电阻率大和容易
制备得到高质量薄膜等特点。ZnO压电薄膜可用于表面声波器件和压电器件，如带通滤波器、
压力传感器等等。
1.6 气敏性质
ZnO是一种气体敏感材料，ZnO薄膜光电导随表面吸附的气体种类和浓度不同会发生很
大变化，利用这种性质可以制成各种气敏传感器。其经某些元素掺杂之后对有害性气体、可
燃气体、有机蒸汽等具有很好的敏感性，可制成各种气敏传感器。．未掺杂的ZnO对还原性、
氧化性气体具有敏感性；掺Pd、Pt的ZnO对可燃性气体具有敏感性；掺Bi203、Cr203、Y203
等的ZnO薄膜对H2具有敏感性
[23,24]
；掺La203、Pd或V205的ZnO对酒精、丙酮等气体的表现
出良好敏感性，用其制备的传感器可用于健康检测、监测人的血液酒精浓度以及监测大气中
的酒精浓度等
[25]
．
1.7 压敏性质
ZnO材料具有一定的阈值电压。当外电场作用于ZnO压敏材料时，若外加电压高于阈值
电压时即进入击穿区，此时电压的微小变化就会引起电流的迅速增大，变化幅度由非线性系
数α来表征。ZnO的这种非线性的I—V特性，具有优良的压敏性能，在过压保护和稳压方面
有很好的用途。
三、ZnO薄膜的制备方法
1、磁控溅射
磁控溅射是以Zn或ZnO为靶，在0
2
或0
2
/Ar气氛下，在电离离子的轰击下将ZnO沉积到基片
上的一种方法。它主要包括射频磁控溅射法和直流磁控溅射法。采用磁控溅射法制备的ZnO
薄膜具有致密均匀、附着力大，并且基片因为在高能量的粒子的轰击下温度不断升高而不用
加热等优点而被广泛采用。利用磁控溅射法制备ZnO薄膜虽然易于掺杂，但是很难控制杂质
的浓度。
2、溶胶凝胶
溶胶凝胶法是一种新型的边缘制膜技术，一般采用提拉或甩胶机将含锌盐类的有机溶胶
均匀涂于基片上_以制取ZnO薄膜的工艺。溶胶是利用锌的可溶性无机盐或有机盐(如
Zn(N03)2)、Zn(CH3COO)2等)作为锌源，在催化剂冰醋酸及稳定剂乙醇胺等作用下，溶解于
乙二醇甲醚等有机溶裁中焉形成的。然后采用提拉法将溶胶均匀涂于基片上，通过干燥、退
火或激光辐照等后续处理，形成具有一定晶化程度的ZnO薄膜。
3、脉冲激光沉积
脉冲激光沉积是将高能激光束通过透镜聚焦作用于靶材表面，使靶材表面产生高温高压
等离子体，当等离子体中物质与被加热到一定温度的衬底相接触时便在上面沉积成薄膜。其
典型特征是激光作为一个外部能源不会引起沉积过程的污染。通过激光加热ZnO靶使其蒸
发，在与通入真空室的气源或气源的等离子体进行反应后沉积在与ZnO靶平行放置的衬底
上。入射源一般采用KrF(248nm，l0Hz，30ns)、hrF(193nm，20Hz，15ns)。
4、分子束外延（MBE）
MBE法是一种真空蒸发技术。即把原材料通过高温加热使之转化为气态，气态分子在真
空中以一定的速度向衬底运动并且在衬底上沉积生长。原材料一般选择高纯度的金属Zn，
氧源一般是高纯O2，还可以用NO、NO
2
、H
2
O
2
等。MBE生长ZnO薄膜需要超高真空条件，
本底压强要达10
-7
Pa数量级。一般选择蓝宝石为衬底。
5、金属有机化合物气相沉积(MOCVD)
MOCVD是一种利用有机金属盐在加热衬底上的热分解反应进行气相外延生长薄膜的
方法，利用MOCVD系统可生长出高质量的ZnO薄膜，特别是一种生长ZnO单晶薄膜的有效
方法。一般用二甲基锌(DMZ)或二乙基锌(DEZ)作为锌源，目前，普遍采用DEZ作为Zn源，
纯02作为氧源，用它生长ZnO，更容易控制生长速率，有利于控制膜厚和晶粒尺寸的均匀性，
有利于提高电子迁移率。但此法设备昂贵，且有毒性，反应后尾气会污染环境，不能进行在
位检测。
6、喷雾热解法
喷雾热分解法一般是将金属盐溶液雾化后喷入高温区，使金属盐在高温下分解形成薄
膜。制备ZnO薄膜时，原料一般是溶解在有机溶剂中的醋酸锌，通过超声雾化法或载气流喷
射雾化法将醋酸锌溶液雾化。并把它导人反应腔，在加热过程中先后经过溶剂的挥发、醋酸
锌的分解等过程，最终残余物质为ZnO。喷雾热分解法在常压下进行，可以减少在高真空环
境下沉积的ZnO薄膜中的氧空位缺陷，从而弱化施主补偿作用，有利于P型掺杂的实现。
四、ZnO薄膜的前景和展望
与其它半导体光电材料相比，ZnO具有很多独特的优点，但是P型掺杂的困难严重束缚
了ZnO材料的进一步发展和应用。遗憾的是，到目前为止，还没有出现一种工艺可以得到性
能优良、稳定以及重复性好的P型ZnO。III-V族元素共掺杂的方法使掺杂元素具有最浅受主
能级，在一定程度上提高了掺杂元素在ZnO中的固溶度，克服了ZnO中大量本征施主缺陷以
及一些施主杂质严重的自补偿效应，可能成为今后几年该领域的研究热点阻。
ZnO薄膜具有某些较优越的光电性质，因此，在某些光电器件的制备方面，ZnO薄膜有
其独特的优势。利用ZnO薄膜开发电性能更好的透明电极，发光元件、太阳能电池窗口材料、
光波导器材料、场发射低压平面显示器材料等方面具有十分广阔的前景。
经某些元素掺杂的ZnO材料对多种气体具有良好的敏感性，是制备气敏传感器的好材
料。随着自动监控、自动检测等的发展，对性能卓越的气敏传感器的需求将不断增加。而监
控、检测设备的集成化和微型化则需要气敏材料的薄膜化。开发敏感度更高的ZnO薄膜微型
气敏传感器将是今后发展的方向。
压敏性质是ZnO材料的重要性能特征，其在各种电器设备的电压保护、稳压和浪涌电
压吸收等方面占有举足轻重的地位。ZnO薄膜所表现出来的低压压敏性质正好符合目前迅速
发展的大规模、超大规模集成电路过流保护、稳压和浪涌电压吸收的需要，具有十分广阔的
应用前景。尽管ZnO薄膜低压压敏电阻器的研究和开发方面仍存在着诸多问题，但是，随着
研究的不断深入，研制出性能优越的ZnO薄膜低压压敏电阻器将为期不远。
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Sructure and Propertities of ZnO Thin Film and its Preparation
SHAO Li-qin
Abstract: ZnO is a II—VI semiconductor material with wide direct band gap of 3.37eVand a large
exciton binding energy of 60meV. ZnO thin films are the materials with many excellent properties
such as piezoeletricity, conductivity,optical absorption and emission, gas—sensitivity, and highly
nonlinear voltage-current characteristics. They have a wide variety of applications such as
transparent conductors, luminescence diode, window materials for solar cells, optical wave guides,
phosphor for monochrome field emission displays, surface acoustic wave devices, and low—
voltage varistors. There are many methods for the preparation of ZnO thin films, and each has its
advantages and disadvantages. This paper reviews the preparations and properties of ZnO thin
films, and discusses theft development prospects.
Key words: ZnO thin film; preparation methods; properties; development prospects