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ZnO为Ⅱ-Ⅵ族直接带隙半导体材料。由于其禁带宽度大(3.37eV)，激子束缚能高(60meV)，ZnO在短波长光电器件领域具有很大的应用潜力。目前对于ZnO材料研究的重点和难点有两个方面：ZnO体单晶材料的制备，以及ZnO材料的p型掺杂。本文研究了Ⅴ族元素Sb、P掺杂后的ZnO单晶电学、光学性质，对掺杂后原子的化学状态，形成的缺陷以及掺杂后样品的导电机理进行了分析。文章主要包括以下两方面的内容：
1.分别在800℃和550℃对CVT方法生长的非掺ZnO单晶进行闭管磷扩散。通过Hall测试发现扩散掺杂后的ZnO单晶仍显示n型导电性，自由电子浓度比非掺样品增高，在800℃扩散后尤为明显。PL测试结果表明，掺杂样品在420-550nm范围的可见光发射与缺陷有关。低温PL测试在800℃扩散后得到的样品观察到蓝光，可能与扩散过程中形成的高浓度缺陷有关，为电子从Zn间隙Zn1到Zn空位VZn跃迁而导致的发光。由于磷扩散是在真空下进行的，属于富锌环境，可能产生锌间隙缺陷。而扩散的P原子可能在较高温度下“踢出-替位”ZnO中的Zn原子而产生锌间隙原子。利用XPS测试发现在550℃掺杂，P原子更易代替Zn位；在800℃扩散时，P未占据Zn位，而似乎占据了0位，900℃的扩散时，晶体变为暗灰色Zn3P2，进一步证明高温P易占据0位。但EDX的测试结果表明，P含量只有Zn、O原子含量的千分之一数量级，不足以形成p型转变。850℃，氧气气氛下退火后，消除了晶体中部分氧缺陷，晶体的化学计量比得到调整，晶体质量有所提高。
2.采用化学气相传输法生长了掺锑ZnO体单晶，生长温度为950℃。与非掺ZnO单晶相比，掺Sb后ZnO单晶仍为n型，其自由电子浓度明显升高。X射线光电子能谱(XPS)测量结果证明掺入的Sb在ZnO单晶中可能占据了Zn位，或处于间隙位置，形成了施主。利用光荧光谱(PL)测量发现掺Sb后ZnO单晶发出蓝光，该蓝色荧光与浅施主有关。这些结果表明在高温生长条件下，掺Sb后ZnO单晶中产生了高浓度的施主缺陷，因而难以获得p型材料。同样退火过程消除了氧空位后，减少了晶格的收缩，晶体质量得到了改善。