氧化锌(ZnO)是一种直接宽带隙半导体材料,具有很高的激子束缚能(60meV),在蓝紫外发光器件、紫外探测器等方面具有广阔的应用前景。但由于氧化锌的价带较低,导致较大的P型掺杂形成能和较深的掺杂能级以及较高的施主补偿缺陷,可重复的和可靠的P型掺杂已成为氧化锌材料与器件发展的重大科学问题与技术困难。针对上述问题,论文主要开展了氧化锌MOCVD生长的计算机控制与硫掺杂的调控研究,在推进氧化锌的材料生长控制与P型掺杂方面进行了积极的探索和有益的尝试。金属有机化学气相沉积(MOCVD)是生长氧化物化合物半导体的有力手段,但通常实验室自行研制的生长设备由于缺少规范,往往缺乏简洁而有效的计算机控制手段,这对高质量的氧化物半导体材料与掺杂的实现极为不利。论文在第一部分首先根据氧化锌材料生长过程中生长条件的自动化控制需求,基于Labview技术的计算机温度、流量控制与气体快速切换的自动化生长控制模块被成功开发出来,其包含软件和硬件,通过用户友好的图形化程序界面,可以在材料生长前自行设定时间-温度-流量变化曲线,实现氧化锌材料生长与掺杂的控制,满足了论文第二部分开展的氧化锌中硫掺杂的生长控制要求。与此同时,未来该生长控制模块也可推广应用于需要对相关参数进行控制的各类材料生长设备。氧化锌中的p型掺杂困难与氧化锌的较低价带紧密相关。理论显示氧化锌中硫掺杂可以有效提升其价带的能级,从而有利于P型掺杂的实现,因此ZnO基高失配ZnO1-xSx合金材料的制备与应用具有重要的价值。通常的非平衡态制备技术易于获得高组分的高失配合金材料,但晶体质量较差,近平衡态生长技术被认为有利于生长出高质量的半导体材料。论文第二部分基于近热力学平衡态的生长方法,基于第一部分研制的气体控制模块与实验室研制的金属有机化学气相沉积的反应室,在c面蓝宝石基底上生长出系列高失配的N掺杂ZnO1-xSx合金薄膜,并对其晶格结构、光学性质及电学性质进行了详细的表征。在生长过程中,离化的N2O作为O源与N源以及稀释的H2S被控制通入反应室中,以优化控制合金生长过长中硫与氧原子之间的竞争以及氮原子的有效掺杂。测量结果显示:与其他利用非热力学平衡态方法相比,本实验中的合金薄膜具有更小的单相区间x<0.15,当S组分x>0.15时,三种不同的晶相:稀S相、低S相、高S相同时出现,该分相过程的微观机理——S原子与O原子之间巨大差异而导致的对不同成核点的吸附系数被提出。此外S对ZnO1-xSx合金薄膜中间隙位类型缺陷及其基团的抑制作用与S的掺入导致的N的固溶度的提高分别被观察和解释。ZnO1-xSx合金的光学禁带宽度弯曲系数b～3.0 eV,并根据变温光致发光谱区分出了 ZnO1-xSx薄膜中高S相的发光峰,而稀S相的发光峰与低S相的发光峰由于过于靠近无法被分别指认。随着S组分的升高,ZnO1-xS,合金的电阻率变化,反映合金中S对补偿效应的抑制以及可能存在的弱P型电学特性。尽管本实验中的ZnO1-xSx合金薄膜没有明显的p型导电特征,仍然可以得出较少的S的掺入,可以调整ZnO价带,增大N原子固溶度,抑制间隙位缺陷,从而低量的S的掺入有益与p型掺杂的结论。