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ZnO由于其优异的性能而在光电、压电、热电、铁电等诸多领域被广泛应用。自从上世纪90年代,ZnO薄膜在室温下发生光泵浦近紫外激光发射的现象被报道后,ZnO作为新型的光电信息功能材料引起了研究热潮。有关ZnO光电薄膜的已有研究大多集中在极性c面取向的ZnO薄膜。然而在c面取向ZnO薄膜中存在的自发极化和压电极化电场,会导致量子阱和超晶格结构中的电子和空穴在空间上的分离,即量子限制斯塔克效应,从而引起ZnO基光电器件内量子效率的下降。六角纤锌矿结构ZnO中的a面及m面由于其轴向与极化电场c方向垂直,被称为非极性面,能够避免极化电场对量子阱能带的影响。另一方面,ZnO的禁带宽度可通过阴离子部分取代形成ZnOX(X=S、Se等)三元合金来得以调控。非极性面取向的ZnOX薄膜既能避免斯塔克效应又能通过调节X含量自由调节其能带,对开发高效率ZnO基光电器件至关重要。本论文采用脉冲激光沉积法,以ZnS陶瓷片为靶材,O2为反应气体,分别在a面、m面蓝宝石以及ZnO缓冲层上制备ZnOS薄膜,系统研究了衬底温度和氧压对ZnOS薄膜结构和性能的影响,得到了沉积高质量非极性面ZnOS薄膜的优化条件。主要研究内容及结果如下:1、固定衬底温度于600℃,在r面蓝宝石衬底上沉积ZnOS薄膜,研究了不同氧气压强对所得ZnOS薄膜表面形貌、晶体结构、组成成分、光学性能以及带隙的影响。结果表明:在氧压为2 Pa及以下条件下沉积得到的薄膜均为极性c面取向的ZnOS薄膜;当氧压在2.5 Pa以上时,获得了单向外延的非极性a面取向ZnOS薄膜。当沉积氧压较低时,薄膜中高的S含量导致薄膜与衬底之间存在过大的晶格失配,故薄膜沿c轴择优生长。高氧压制备的单相非极性a-ZnOS薄膜与r面蓝宝石衬底之间的面内外延关系为ZnOS[1100]||A1203[1 1 20]和ZnOS[0001]||Al2O3[1101];薄膜呈各向异性,晶格质量沿c轴方向最差,沿m轴方向最好;随着氧压的增加,薄膜中的S含量从43.18%逐渐减小到0%,晶格常数随之逐渐减小,其带隙随S含量的变化以二次函数Eg(ZnOS(x))=3.275-3.575x + 4.72x2 的形式从 2.66 eV 增加到 3.127 eV。2、保持氧气压强为2.5 Pa不变,在m面蓝宝石衬底上沉积ZnOS薄膜,研究了不同衬底温度(300～700℃)对所得ZnOS薄膜表面形貌、晶体结构、组成成分、光学性能以及带隙的影响,在衬底温度大于400℃时,首次成功制备了单相非极性m面(1010)取向的ZnOS薄膜。研究表明:m-ZnOS薄膜与衬底之间的面内外延关系为ZnOS[0001]||Al2O3[2110]和 ZnOS[2110]||Al2O3[0001];当S含量在 11.5%～28.2%之间时,薄膜的晶格常数随S含量的变化函数为:a(ZnOS)=3.25+0.408x、c(ZnOS)=5.21+0.793x,光学带隙随S含量的变化趋势函数为Eg(ZnOS(x))=3.22-0.01973x + 0.000357x2;随着衬底温度的升高,薄膜的结晶质量逐渐提高,薄膜的晶格质量同样存在各向异性,即沿c轴方向晶格质量最差、沿a轴方向晶格质量最好。3、研究了不同衬底温度对ZnO缓冲层上生长的ZnOS薄膜的结构及光学性能的影响。我们分别釆用r面和m面蓝宝石单晶为衬底,首先在不同温度下沉积一层ZnO缓冲层,再在不同温度条件下沉积得到ZnOS薄膜。XRD显示,当沉积缓冲层和沉积薄膜温度均较高时,才能得到单相非极性面ZnOS薄膜。XRD-φ扫描确定了a面及m面ZnOS薄膜与缓冲层、衬底之间的面内外延关系。XRD摇摆曲线的半高宽随φ变化的W形曲线显示了非极性面薄膜晶体质量的各向异性。在相同条件下得到的a面及m面ZnOS薄膜的带隙几乎相等,并不受晶面取向的影响。