CN101652863A - ZnO系半导体元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种ZnO系半导体元件，使ZnO系半导体和有机物发挥能动的作用，且具有与现在不同的全新的功能。本发明是为解决上述课题而提案的。在ZnO系半导体(1)上形成有有机物电极(2)，在有机物电极(2)上形成有Au膜(3)。在ZnO系半导体(1)的背面以与有机物电极(2)相对的方式形成有由Ti膜(4)和Au膜(5)的多层金属膜构成的电极。有机物电极(2)与ZnO系半导体(1)的接合界面为pn结的状态，在它们之间产生整流作用。

Description

ZnO系半导体元件
技术领域
本发明涉及在ZnO系半导体上形成有机物的电极的ZnO系半导体元件。
背景技术
近年来，作为多功能物质，氧化物备受关注，接连不断地发表有研究成果，但其存在问题点。例如，在用于蓝色LED的氮化物中，通过将几个功能不同的薄膜层叠又蚀刻，能够制作体现特异功能的器件，但氧化物的薄膜形成法只限于溅射法、或PLD(脉冲激光沉积法)等，难以制作半导体元件那种层叠结构。溅射法通常难以得到结晶薄膜，PLD基本上为点蒸发，因此即使是2英寸左右，大面积化也困难。
作为用氧化物制作半导体元件那种结构的方法，有使用等离子体的分子束外延法(Plasma assisted molecular beam epitaxy：PAMBE)。作为使用等离子体的研究，最受关注之一是ZnO。将ZnO用作半导体器件材料时的问题点在于，受主掺杂困难，不能得到p型ZnO。
但是，近年来，如非专利文献1及2所见，由于技术的进步，能够得到p型ZnO，发光也被确认，研究非常盛行。另外，作为相同的多功能物质，作为应用、研究都盛行的有趣的物质，具有导电性聚合物。有机材料通过与印刷技术等融合，也可以非常简便地制作器件，也具有下一代产品使有机物变成电子器件的主角的呼声。为了制作电子器件，需要通电，因此，也有效利用导电性聚合物。
无机物质即半导体和有机物分别独自地发展，至今不具有接点，但近年来，将它们融合的研究较为盛行。由于有机物、氧化物材料都丰富，因此不仅可以制作各种类型的器件，而且大多因材料丰富而能廉价地制作，只要使用有机物，就可以利用印刷技术等进行构图，因此工序成本也降低。
上述的ZnO系材料作为氧化物结晶是最能推进研究的物质之一，不仅具有上述的发光特性，而且是非常多功能的物质，因此提案有和有机物融合的技术。但是，在ZnO系材料薄膜或衬底与有机物的组合中，作为电极，主要是被动地使用，作为组合部分具有某些能动的功能的器件而使用的例子非常少。
专利文献1：(日本)特开2005-277339号公报
专利文献2：(日本)特开2006-58730号公报
专利文献3：(日本)特表2006-518471号公报
非专利文献1：A.Tsukazaki et al.，JJAP 44(2005)L643
非专利文献2：A.Tsukazaki et al Nature Material 4(2005)42
非专利文献3：Chi-Yane Chang et al.，Applied Physics Letters 88，173503(2006)“Electroluminescence from ZnO nanowire/polymer compsite p-njunction”
非专利文献4：R.Konenkamp et al.，Applied Physics Letters 85，6004(2004)“Verticalnanowire light-emitting diode”
例如，有非专利文献3及非专利文献4公开的器件，但都使用ZnO的纳米线之类的针状结晶。纳米线之类的为低维物质系，器件加工非常难，而且也不能控制有机物/半导体界面，因此在制作ZnO系材料和有机物组合、且能动地控制其界面的物理状态的器件的情况下，采用如衬底或薄膜那样具有二维的平展的形状在形成器件上最简单，且需要用于控制界面状态。另外，也能够简单地提高器件加工的精密度。
如果薄膜或衬底为基本，则只要在薄膜上用旋涂、蒸镀、喷涂之类的简便的方法涂敷扩展有机物并进行加工即可，有机物和现有的薄膜器件工序的亲和性也良好。另外，有机物的形成工序大多较简单，因工序时间变短而使成本消减效果增大。
另一方面，专利文献1等中公示了在ZnO系材料薄膜或衬底上形成作为电极的有机物即导电性聚合物的例子，不是如上述现有例那样使用ZnO的针状结晶的方式，而是使用作为向晶体管供给电流的电极而被动地组合的方式，因此未发挥控制有机物/半导体界面那种能动的作用。
发明内容
本发明是为解决上述的课题而提案的，其目的在于，提供一种ZnO系半导体元件，ZnO系半导体和有机物发挥能动的作用，且具有和现在不同的全新的功能。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种ZnO系半导体元件，其特征在于，与ZnO系半导体相接而形成有机物电极，在所述ZnO系半导体与有机物电极之间具有整流特性。
另外，本发明第二方面在第一方面的基础上的ZnO系半导体元件，其特征在于，所述有机物电极的功函数比所述ZnO系半导体的电子亲和力大。
另外，本发明第三方面在第一或第二方面的基础上的ZnO系半导体元件，其特征在于，所述ZnO系半导体的与有机物电极相接的一侧的主面为+C面。
另外，本发明第四方面在第三方面的基础上的ZnO系半导体元件，其特征在于，所述有机物电极的法线从所述主面的+c轴至少向m轴方向倾斜。
另外，本发明第五方面在第四方面的基础上的ZnO系半导体元件，其特征在于，所述有机物电极的法线的倾斜角度为5度以下。
另外，本发明第六方面在第一或第二方面的基础上的ZnO系半导体元件，其特征在于，所述ZnO系半导体的与有机物电极相接的一侧的主面为M面或A面。
另外，本发明第七方面在第六方面的基础上的ZnO系半导体元件，其特征在于，所述有机物电极的法线从所述主面的m轴或a轴至少向c轴方向倾斜。
另外，本发明第八方面在第一～第七方面中任一方面的基础上的ZnO系半导体元件，其特征在于，所述有机物电极的至少一部分由导电性聚合物构成。
另外，本发明第九方面在第八方面的基础上的ZnO系半导体元件，其特征在于，所述有机物电极的电阻率为1Ωcm以下。
另外，本发明第十方面在第八或第九方面的基础上的ZnO系半导体元件，其特征在于，所述导电性聚合物由聚苯胺衍生物、聚吡咯衍生物、聚噻吩衍生物中至少一种构成。
另外，本发明第十一方面在第八或第九方面的基础上的ZnO系半导体元件，其特征在于，所述导电性聚合物由含载体掺杂剂的聚苯胺衍生物、含载体掺杂剂的聚吡咯衍生物、含载体掺杂剂的聚噻吩衍生物中至少一种构成。
另外，本发明第十二方面在第一～第十一方面中任一方面的基础上的ZnO系半导体元件，其特征在于，所述有机物电极在紫外光区域具有透光性。
另外，本发明第十三方面在第十二方面的基础上的ZnO系半导体元件，其特征在于，所述有机物电极由空穴传导体构成。
另外，本发明第十四方面在第十二或第十三方面中任一方面基础上的ZnO系半导体元件，其特征在于，在向所述ZnO系半导体元件的有机物电极侧施加负电压的反偏压状态下施加3伏的电压，且在没有光照射的状态下，反向电流为1纳安以下。
另外，本发明第十五方面在第十二～第十四方面中任一方面的基础上的ZnO系半导体元件，其特征在于，所述ZnO系半导体只由ZnO系衬底构成。
另外，本发明第十六方面在第十二～第十五方面中任一方面的基础上的ZnO系半导体元件，其特征在于，所述ZnO系半导体元件为光敏二极管。
另外，本发明第十七方面在第一～第十一方面中任一方面的基础上的ZnO系半导体元件，其特征在于，所述ZnO系半导体由在ZnO系衬底上至少形成有一层ZnO系薄膜的层叠体构成，所述有机物电极作为肖特基型的栅电极发挥作用，并具有晶体管功能。
另外，本发明第十八方面在第十七方面的基础上的ZnO系半导体元件，其特征在于，所述层叠体在ZnO系衬底上层叠有两层以上ZnO系薄膜，且至少具备一组从接近ZnO系衬底的一侧依次层叠有MgXZnO、MgYZnO的薄膜层叠结构，其中，0≤X＜1，0＜Y＜1，X＜Y。
另外，本发明第十九方面在第十七或第十八方面中任一方面的基础上的ZnO系半导体元件，其特征在于，将所述薄膜层叠结构的产生于MgXZnO与MgYZnO的界面的电子蓄积区域设定为沟道区域。
根据本发明，通过与ZnO系半导体相接而形成有机物电极，而在ZnO系半导体与有机物电极的界面上形成势垒，根据能带的关系，在ZnO系半导体与有机物电极之间产生整流作用。因此，能够应用于二极管等新型的器件。
附图说明
图1是表示本发明的ZnO系半导体元件的剖面结构之一例的图；
图2是表示ZnO系半导体元件的其他剖面结构的图；
图3是表示ZnO系半导体与有机物电极的接合界面区域的能带的图；
图4是表示本发明的ZnO系半导体元件和肖特基接合元件的电压/电流特性比较的图；
图5是表示本发明的ZnO系半导体元件和肖特基接合元件的电压/电流特性比较的图；
图6是表示本发明的ZnO系半导体元件的制造工序的图；
图7是ZnO系化合物的结晶结构的概念图；
图8是将有机物电极相接的一侧的ZnO系半导体层的主面为+C面和-C面时的电压/电流特性进行比较的图；
图9是将有机物电极相接的一侧的ZnO系半导体层的主面为+C面和-C面时的电压/电流特性进行比较的图；
图10是表示c轴相对于有机物电极的法线方向而向m轴方向具有偏离角时的ZnO系半导体层表面的图；
图11是表示结晶成长过程的晶片上的折弯位置的图；
图12是表示m轴或a轴相对于有机物电极的法线方向而向-c轴方向具有偏离角时的ZnO系半导体层表面的图；
图13是表示ZnO系半导体元件的其他剖面结构的图；
图14是聚噻吩衍生物和聚苯乙烯磺酸盐的化学结构式的图；
图15是表示聚苯胺衍生物的化学结构式的图；
图16是表示聚吡咯衍生物的化学结构式的图；
图17是表示衬底主面法线和衬底结晶轴即c轴、m轴、a轴的关系的图。
图18是表示将本发明的ZnO系半导体元件作成受光元件时的剖面结构的图；
图19是表示PEDOT:PSS的光的透射率及反射率的波长依存性的图；
图20表示向图18的ZnO系半导体元件照射光时的电流变化的图；
图21是表示向图18的ZnO系半导体元件照射光时的电流/电压特性的图；
图22是表示通过依存于波长的滤波器而将光照射在ZnO系半导体元件上时的反向电流的特性的图；
图23是表示有机物电极与ZnO的界面附近的状态的图；
图24是表示图18的ZnO系半导体元件的反向电压和电流的关系的图；
图25是表示MgZnO/ZnO界面的压电效应的图；
图26是表示MgZnO/ZnO界面的面电荷密度与Mg组成比率的关系的图；
图27是表示通过Mg组成的比例来改变MgZnO/ZnO界面的极化状态的图；
图28是表示PEDOT/MgZnO/ZnO的CV测定结果、IV测定结果的图；
图29是表示MgZnO/ZnO界面的二维电子气体的电子移动率的测定构成和测定结果的图；
图30是表示纵向电阻和整数量子霍尔效应的测定构成和测定结果的图；
图31是用于确认二维电子气体的二维性的图；
图32是表示将本发明的ZnO系半导体元件应用于HEMT时的基本构成和电流/电压特性的图；
图33是表示电场效应移动率和霍尔移动率的比较的图；
图34是表示HEMT的一构成例的图；
图35是表示HEMT的一构成例的图；
图36是表示HEMT的一构成例的图；
图37是表示HEMT的一构成例的图。
符号说明
1     ZnO系半导体
2     有机物电极
3     Au膜
4     Ti膜
5     Au膜
6     衬底
8     ZnO衬底
9     p型MgZnO层
11    n型MgZnO层
具体实施方式
下面，参照附图对本发明之一实施方式进行说明。图1表示本发明的ZnO系半导体元件的剖面结构之一例。
在ZnO系半导体1上形成有有机物电极2，在有机物电极2上形成有用于引线接合等的Au膜3。另一方面，在ZnO系半导体1的背面，以与有机物电极2相对的方式形成有由Ti膜4和Au膜5多层金属膜构成的电极。ZnO系半导体1由ZnO或含ZnO的化合物构成，作为具体例是指除ZnO之外包括IIA族元素和Zn、IIB族元素和Zn、或IIA族元素及IIB族元素和Zn的各自的氧化物。作为一例，ZnO系半导体1由n型ZnO衬底构成。
另一方面，有机物电极2的一部分由导电性聚合物构成。作为导电性聚合物，采用例如：图14(b)所示的聚噻吩衍生物(PEDOT：聚(3、4)-亚乙二氧基噻吩)、图15所示的聚苯胺衍生物、图16a所示的聚吡咯衍生物等。
具体而言，采用了在上述各衍生物中掺杂有用于控制传导特性等电特性物质的物质，采用例如在聚噻吩衍生物(PEDOT)中掺杂有图14(a)所示的聚苯乙烯磺酸(PSS)的物质、及在聚吡咯衍生物中掺杂有图16(b)所示的TCNA的物质。
图1中，将Au膜3与直流电源的+侧连接，将Au膜5与直流电源的-侧连接。如后述，该连接方法使图1的ZnO系半导体元件如二极管那样具有整流作用，其表示附加有此时的正向偏压的状态。因此，有机物电极2在为pn结时作为p电极发挥功能，Ti膜4作为n电极发挥功能。
图3是用于说明上述那样形成的ZnO系半导体元件的作用的图。图3表示由n型ZnO衬底构成ZnO系半导体1、由PEPOT:PSS构成有机物电极2时的ZnO系半导体1和有机物电极2的接合界面的能带图。
图3(a)表示ZnO系半导体元件的偏压为0的情况，图3(b)表示偏压为正向的情况，图3(c)表示偏压为反向的情况。另外，EFO表示有机物电极2的费米能级，EFZ表示ZnO系半导体1的费米能级，VL表示真空能级，фo表示有机物电极2的功函数，фZ表示ZnO系半导体1的功函数，EC表示传导带的能级，EV表示价电子带的能级，χZ表示ZnO系半导体元件1的电子亲和力。
在如图3(a)所示偏压为0的情况下，ZnO系半导体和有机物电极的费米能级一致，达到了平衡状态，产生对电子从ZnO系半导体向有机物电极的流动的势垒(内部电势)фo-фZ、和对电子从有机物电极向ZnO系半导体的流动的肖特基势垒фo-χZ。
另一方面，如图1所示，当施加正向偏压时，具有消除фo-фZ的倾向，因此，如图3(b)所示，ZnO系半导体侧的势垒只降低qV，有机物电极侧的势垒不变化，因此，从ZnO系半导体向有机物电极的电子流增加。另一方面，反向地连接图1的直流电源的情况(反向偏压)和图3(b)相反，ZnO系半导体侧的势垒只增高qV，有机物电极侧的势垒不变化，因此，成为图3(c)那样的情况。因此，几乎不产生从ZnO系半导体向有机物电极的电子流。
如上所述，当ZnO系半导体1和有机物电极2以фo＞χZ的关系进行接合时，产生和pn结相同的整流作用。这样，在本发明中，构成为：将有机物电极2作成发挥控制有机物/半导体界面那种能动作用的电极。图4、5是表示ZnO系半导体1和有机物电极2间的IV特性的图。图4的X1和图5的X3表示图1的构成中由n型ZnO衬底构成ZnO系半导体1、由PEDOT:PSS构成有机物电极2时的IV特性，图4的X2和图5的X4表示为进行比较而通常将图1的结构的有机物电极2作成肖特基电极并置换为易使用的Pt时的IV特性。
图4、5都以电压V为0为界，+侧电压为正向偏压(以下，称正偏压)，-侧电压为反向偏压(以下，称反偏压)。由图4可知，在X1及X2都施加有反偏压时，流过大致一定的微电流，但当施加有正偏压时，电流会急剧地增加，X1和X2都具有整流特性。但是，可知本发明的构成的X1的情况与通常的金属电极和n型ZnO衬底的肖特基接合相比，反偏压电压下的漏电流非常小，另一方面，正偏压下的电流量较大地增长。
另外，图5是测定图4的X1、X2那种测定数据并描画X3、X4曲线、改变这些曲线的刻度而描画Y3、Y4曲线的图。用左侧所示的纵轴的刻度(用1.0×10-3～-0.6×10-3A的范围表示)表示的曲线为Y3(点划线)、Y4(虚线)，将X3从右侧刻度的logI转换为左侧刻度的线性刻度的曲线对应于Y3，将X4转换的曲线对应于Y4。
由该图可知，在表示通常的金属电极和n型ZnO衬底的肖特基接合的Y4的曲线中，从反偏压时到正偏压时流动的电流的大小在正向也好负向也好都增大，与此相对，在本发明构成的Y3曲线中，在反偏压时，电流几乎不流动，当达到正偏压时，电流随着施加电压的增加而增大，呈现整流特性。
接着，图2和图1基本上为相同的构成，但图2特别表示负电极的构成不同的结构。附带有和图1相同的符号的构件表示相同的构成。在图2(a)中，不是在ZnO系半导体1的背面形成负电极，而是在ZnO系半导体1的同一面侧形成正电极和负电极，负电极以包围由有机物电极2和Au膜3构成的层叠体的周围的方式环状地形成。另外，图2(b)采用了在图2(a)的结构上安装有成为支承衬底的衬底6的构成。
图6表示图1的ZnO系半导体元件中、在ZnO系半导体1上使用n型ZnO衬底、在有机物电极2上使用PEDOT:PSS时制造工序之一例。首先，将n型ZnO衬底在110℃左右的温度下进行加热处理，在丙酮及乙醇溶液中进行超声波清洗后，用UV-臭氧照射进行亲水处理(图6(a))。接着，如图6(b)所示，利用旋涂法，在n型ZnO衬底上涂敷形成PEDOT:PSS，在200℃左右的温度下进行焙烧。其后，如图6(c)所示，将Au金属蒸镀制作Au膜3，接着，如图6(d)所示，形成保护层11，如图6(e)所示，通过Ar+等离子体等的干刻而形成台面型晶体管结构。在丙酮溶液中进行超声波清洗并剥离保护层后(图6(f))，将Ti金属蒸镀制作Ti膜4，再将Au金属蒸镀制作Au膜5，从而完成图1的ZnO系半导体元件。
但是，ZnO系半导体和GaN同样，具有叫做纤锌矿(ウルツアイト)的六方晶格结构。而且，C面及a轴这种表现可以利用所谓的密勒指数来表示，例如，C面被表示为(0001)面。图7是表示ZnO系半导体结晶的示意结构图，带斜线的面为A面(11-20)，M面(10-10)表示六方晶格结构的柱面。例如，{11-20}面及{10-10}面因具有结晶的对称性而表示包括和(11-20)面及(10-10)面等效的面的总称。另外，a轴表示图中的a1、a2、a3，且表示A面的垂直方向，m轴表示M面的垂直方向，c轴表示C面的垂直方向。
在ZnO系半导体1上形成有机物电极2的情况下，在ZnO系半导体1中，元件的特性因形成有机物电极2的侧的结晶面不同而不同，因此，重要的是结晶面的选择。首先，在ZnO系半导体1的+C面上形成有机物电极2的情况和在-C面上形成有机物电极2的情况下，元件的稳定性产生差异。图8是在图1的构成中、在ZnO系半导体1的+C面上形成有有机物电极2的情况、和在-C面上形成有有机物电极2的情况下、比较电压/电流特性的图。在这种情况也在ZnO系半导体1上使用n型ZnO衬底，在有机物电极2上使用PEDOT:PSS。如图8、9所示，对电流/电压特性而言，都相同。
但是，ZnO系半导体1的-C面与+C面相比，在耐酸及耐碱方面弱，加工也难以进行。尤其是，在有机物电极2上使用PEDOT:PSS的情况下，由图14的结构式可知，呈现PH2～3程度的酸性，因此发现了在-C面中元件的特性因少许的蚀刻而不稳定的现象。因此，优选在+C面上形成有机物电极2。
如上所述，可知，对于形成有机物电极2的ZnO系半导体1的主面，+C面较好，但实际上，+C面最佳衬底仅限于从大块进行切出，不能稳定地制作，因此，使用以半导体主面法线或衬底主面法线从c轴至少向m轴方向倾斜的面为主面的ZnO系半导体1。
在ZnO系材料层上成长ZnO系薄膜的情况下，通常以C面(0001)面进行，但在使用C面最佳衬底的情况下，如图10(a)所示，晶片主面的法线方向和c轴方向一致。但是，大块结晶除非使用具有其结晶的劈开面，否则就不会如图10(a)所示法线方向Z和c轴方向一致，当拘泥于C面最佳衬底时，生产率也会恶化。另外，得知即使在C面最佳ZnO系衬底上成长ZnO系薄膜，膜的平坦性也不会良好。
图17表示衬底主面的法线Z自衬底结晶轴的c轴倾斜角度Ф，且表示将法线Z射影(投影)在衬底结晶轴的c轴m轴a轴的直角坐标系的c轴m轴平面上的射影(投影)轴向m轴倾斜角度Фm、射影在c轴a轴平面上的射影轴向a轴倾斜角度Фa的情况。即，ZnO系半导体1(晶片)的主面的法线方向和c轴方向不一致，衬底主面的法线Z自衬底结晶轴c轴倾斜，具有偏离角。
例如图10(b)所示，当主面的法线Z存在于c轴m轴平面内、且法线Z自c轴向m轴方向只倾斜θ度时，如衬底1的表面部分(例如，T1区域)的放大图即图10(c)所示，产生平坦的面即台阶面1a、和在因法线Z倾斜而产生的台阶部分以等间隔地形成具有规则性的台阶垂面1b。
在此，台阶面1a为C面(0001)，台阶垂面1b相当于M面(10-10)。如图形成的各台阶垂面1b在m轴方向上保持台阶面1a的宽度，同时规则地排列。即，垂直于台阶面1a的c轴和衬底主面的法线Z形成θ度的偏离角。另外，成为台阶垂面1b的台阶边缘的阶跃线1e保持和m轴方向垂直的关系同时保持台阶面1a的宽度而并行地排列。
这样，只要使台阶垂面成为M面相当面，就可以在主面上进行结晶成长的ZnO系半导体层中作成平坦的膜。在主面上通过台阶垂面1b而产生台阶部分，但飞到该台阶部分的原子变成台阶面1a和台阶垂面1b的两面的结合，因此，与飞到台阶面1a的情况相比，原子能够较强地结合，能够稳定地捕获飞来原子。
在表面扩散过程中，飞来原子在台阶面内扩散，但在结合力强的台阶部分、及由该台阶部分形成的弯折位置(参照图11)被捕获并装入结晶内，由此通过进行结晶成长的表面成长而进行稳定的成长。这时，优选台阶垂面1b具有热稳定性，而且M面优异。这样，在C面至少向m轴方向倾斜的衬底上使ZnO系半导体层层叠时，ZnO系半导体层能够以该台阶垂面1b为中心发生结晶成长，形成平坦的膜。
即，在制作平坦的膜方面，需要在m轴方向上达到台阶边缘规则地排列的状态，当台阶边缘的间隔及台阶边缘的线紊乱时，不进行上述的表面成长，因此不能制作平坦的膜。因此，作为成为平坦的膜的条件，需要薄膜主面法线或衬底主面法线从c轴向m轴方向具有偏离角。但是，在图10(b)中，当倾斜角度θ过大时，台阶垂面1b的台阶就会过大，不会进行平坦地结晶成长。因此，其倾斜角度优选设定为5度以下。
如上所述，如图13(b)所示，在ZnO系半导体层上形成平坦的ZnO系半导体膜的情况对例如在作为ZnO系半导体的n型ZnO层11上使p型MgZnO层9进行结晶成长的情况有效，另外，被认为：ZnO系半导体层的主面不具有上述那种台阶结构的情况，对形成于其上的有机物电极2的平坦性带来影响，也对元件特性带来影响。
接着，ZnO系化合物为压电体，因此，当如蓝宝石衬底和ZnO层、ZnO层和MgZnO系化合物层的层叠等那样形成有异质结时，在其衬底和ZnO系化合物层间或层叠的两半导体层间产生基于晶格常数差的变形，基于其变形产生压电电场(因应力而产生的电场)。这是在ZnO那种六方晶格系的结晶中具有在c轴方向上不对称性且在C面成长的外延膜上产生正反面的这种纤锌矿结构的缘故。该压电电场对于载体而言，成为新施加的势垒，使二极管等的内部(built-in)电压上升，由此，使驱动电压上升。
因此，在图13(a)的构成中，被认为在ZnO衬底8和n型MgZnO层11之间产生压电电场而使元件的驱动电压上升。另外，在采用图13(b)的构成的情况下，在n型MgZnO层11和p型MgZnO层9之间产生压电电场。
为了消除上述压电电场的影响，通过以使因界面应力而产生电荷的面和施加于元件的电场的方向平行的方式(以压电电场和施加于元件的电场垂直的方式)形成ZnO系化合物半导体层或进行层叠，能够解决压电电场产生的问题。
为了解决压电电场产生的问题，ZnO系半导体1由MgxZn1-xO(例如，x＝0的ZnO)衬底等构成，如图12(b)所示，将主面研磨成从A面或M面(从有机物电极2的法线方向)向-c轴方向倾斜的面。倾斜角θ为0.1°～10°左右，更优选为0.3°～5°。
图12(a)所示的是将薄膜或衬底的主面设定为A面或M面，且主面法线和m轴或a轴一致的ZnO系半导体1的示意图。在采用这种半导体时，如上所述，能够以使因界面应力而产生电荷的面即+C面和施加于元件的电场的方向平行的方式(以压电电场和施加于元件的电场垂直的方式)构成，因此能够解决压电电场产生的问题，能够防止驱动电压的上升。
另一方面，即使想要形成图12(a)所示的那种A面或M面最佳衬底，实际上也能够形成完全平的面，如图12(b)所示，使衬底主面法线Z从m轴或a轴至少向c轴方向倾斜。如图12(b)的衬底表面部分T1的放大图即图12(c)所示，通过使衬底主面法线从m轴或a轴向c轴方向倾斜，而在主面上形成台阶面1a、在因使倾斜而产生的台阶部分等间隔地形成具有规则性的台阶垂面1b。通过由表面上的台阶而产生的台阶垂面1b和其他的面即台阶面1a，且使该台阶垂面成为+c轴方向，也能够提高p型层的载体浓度。
另外，通过将倾斜方向设定为-c轴方向，台阶垂面1b使+c轴取向的+C面总是露出。在这种状态下，通过使结晶成长，能够以和用图10说明的相同的理由，发生表面成长，进行稳定的成长而形成平坦的膜。
图13表示将图1的基本的结构变形后的例子。和图1相同的符号表示相同的构成。图13(a)是将形成于n型ZnO衬底8上的n型MgxZn1-xO(0≤x≤0.5)层11用作和有机物电极2相接的ZnO系半导体且使掺杂浓度变化的图。下面，对该制造方法进行说明。
将n型ZnO衬底8在稀薄的盐酸中进行处理且进行加热后，使例如载体浓度为17次方以下的n型MgZnO层11成长。为了扩大能带间隙而添加Mg。作为n型MgZnO层11的薄膜形成方法，利用MBE(分子束外延法)。除MBE以外，也可以适用于CVD(化学气相成长法)、MOCVD(有机金属化学气相成长法)、PLD(脉冲激光堆积法)等。
在成长用衬底上使用n型ZnO衬底8的+C面。另外，也可以使用ZnO衬底的氧极性面、M面。除ZnO衬底以外，也可以使用蓝宝石衬底(C面、A面、R面)、ScAlMgO4衬底等，但为了制作结晶性良好的ZnO，优选ZnO或ScAlMgO4。将成长用衬底在预加热室内在250℃下保持20分钟。然后输送到成长室并加热到800℃后，保持在成长温度。成长温度为300～1000℃。主原料使用Zn(纯度99.99999％)和氧气(纯度99.99999％)。将氮气用作p型掺杂剂的原料。作为原料中使用的气体，另外也适用臭氧(O3)、二氧化氮(NO2)、一氧化二氮(N2O)、一氧化氮(NO)等。
将Zn在K槽的坩锅内加热到250～300℃，供给到成长用衬底表面。使用Mg的情况和Zn同样，在K槽的坩锅内加热到300～400℃，供给到成长用衬底表面。氧气穿过各个基槽到达成长用衬底表面。在基槽内施加有高频，气体达到等离子状态，达到化学活性高的状态。高频的频率适用13.56MHz，输出适用300～400W，但也可以适用此以外的频率(2.4GHz)及输出(50W～2kW)。氧气的流量采用0.3～3sccm，氮气的流量采用0.2～1sccm。其后，和图6的制造方法同样地形成各层。
接着，图13(b)是在图13(a)的结构上以与n型MgZnO层11相接的方式形成p型MgZnO层9，且使有机物电极2的结构稍变形而减小漏电流的图。MgZnO层的制造方法和图13(a)同样，将p型MgZnO层9成膜后，利用蚀刻形成开口部。其后用和图6相同的工序进行制作，但有机物电极2骑座在p型MgZnO层9的一部分上。这样就能够减小漏泄。另外，为了形成p型MgZnO层9那样的p型ZnO，优选+C面。另外，即使是-C面，也可以用非专利文献2所示的方法进行制作。
作为以上说明的ZnO系半导体元件之一例，可以构成光敏二极管。有机物电极2采用在紫外区域具有透光性的电极。在此，在紫外区域具有透光性是指，在向有机物电极2照射光时，在光的400nm以下的波长区域具有70％以上的透过率。具体而言，由PEDOT:PSS构成有机物电极2a，将其厚度设定为50nm，制作图18的ZnO系半导体元件。在ZnO系半导体1上使用ZnO衬底，在ZnO衬底上形成PEDOT:PSS，在该PEDOT:PSS上形成Au膜3，在ZnO衬底的背面依次形成Ti膜4、Au膜5。图18和图1的构成大致相同，但为了增大受光面积，将有机物电极2a遍及ZnO系半导体1的整个表面进行层叠。另外，在图18中，和图1不同，使直流电源的正负反向而作成反偏压。
在用于有机物电极2a的PEDOT:PSS上具有图19(a)那种性质。图19(a)是将氧化物即蓝宝石衬底的光的透射率、反射率和PEDOT:PSS的光的透射率、反射率进行比较的图。同样，图19(b)是表示波长0～2500nm的透射率和反射率的图。即，图19(a)为将图19(b)的波长范围中的0～800nm的范围放大表示的图。
横轴表示光的波长，朝向左侧的纵轴表示光的透射率，朝向右侧的纵轴表示光的反射率。另外，描画在图的上侧的曲线表示透射率曲线，描画在下侧的曲线表示反射率曲线。SA表示蓝宝石衬底，其他的曲线表示PEDOT:PSS的曲线。这样，可知，PEDOT:PSS在波长400nm以下、尤其是在波长300～400nm内呈现80％以上的透射率，透光性优异。另一方面，波长300～400nm内的反射率成为20％以下。
接着，图20(a)表示在预备的实验中进行图18的构成的ZnO系半导体元件的IV测定，同时在脉冲状地照射光的情况下发生的电压(偏压)/电流(光电流)特性。纵轴表示在ZnO系半导体元件中流动的光电流的绝对值，横轴表示施加于ZnO系半导体元件的电压。另外，A区域表示脉冲状地照射光时的电流变化。另一方面，图20(b)表示没有照射光时的暗电流特性。在图20(a)、(b)中，以0伏为界，正侧表示正向偏压，负侧表示反向偏压。由这两个图可知，反偏电压下的漏电流非常小，即使在微弱的光下也能够进行反应。另外，可知，在反偏压时，电流根据照射的光的强度而流动。
另外，图21表示不是脉冲状、而是连续照射光的情况下的、电压(偏压)/电流(光电流)的特性。图21(a)的纵轴表示在图18的ZnO系半导体元件中流动的电流的绝对值，横轴表示施加于ZnO系半导体元件的电压。观察图21(a)可知，照射光时的特性曲线P尤其是偏压从0附近到-1V使电流增大。图21(b)是将图21(a)的偏电压从-0.5V到+0.5V的范围放大后的图，纵轴为光电流的具有极性的值，需要注意不是绝对值。在图21(b)中，清晰可见的是，照射光时的特性曲线P的电流值和没有照射光时的特性曲线相比，向负侧增大0.5×10-8A左右。
图23表示这时的、有机物电极2和ZnO系衬底(ZnO系半导体)的界面附近的状态。当施加有反偏压时，有机物电极2和ZnO系衬底进行肖特基接合，因此呈现肖特基势垒，在有机物电极2和ZnO系衬底的界面上扩展耗尽层。当向该耗尽层附近照射光时，如图示，电子在传导带被激发，从而在价电子带上留下空穴(霍尔)。电子在传导带中进行加速，如图的箭头所示，向能级低的一方(正极侧)流动，空穴向反方向(负极侧)流动。因此，光电流的流动成为反偏压时的从正极向负极流动的反向电流。即，有机物电极2作为空穴传导体发挥作用。
此外，图24表示没有照射光时的、电压/电流特性的数据。可知，即使是反偏电压成为-30V左右，电流也极其微弱，充分具备反偏压方向的耐压。
另外，ZnO和PEDOT:PSS的接触界面成为肖特基接合的事项在“M.Nakano et al.，Applied Physics Letters 91，142113(2007)“Schottky contacton a ZnO(0001)single crystal with conducting polymer””的论文中也曾经被确认。
图22表示不是将光直接照射在图18的ZnO系半导体元件上、而是通过滤波器而照射的结果。滤波器使用频率高通滤波器。即，测定了使用以波长而言通过光的波长短的成分的滤波器时的、光照射时流动的反向电流。
图22(a)在纵轴表示反向电流(光电流)的绝对值、在横方向上表示滤波器的透射率。另外，λ表示无滤波器且直接照射光的情况的曲线，当设光的波长为λX时，λ1表示使用通过λX＞380nm的波长的滤波器时的曲线，λ2表示使用通过λX＞400nm的波长的滤波器时的曲线，λ3表示使用通过λX＞420nm的波长的滤波器时的曲线，λ4表示使用通过λX＞440nm的波长的滤波器时的曲线。
这样，越除去光的波长短的成分，电流值越下降。越增加波长400nm以下的成分，检测灵敏度越接近无滤波器的状态的λ。另一方面，图22(b)是以图22(a)为基础、将对各λ、λ1～λ4相对于横轴的滤波器的特定的透射率的电流值画曲线而作成的图。例如，相对于图22(a)的透射率100％的电流值就λ、λ1～λ4来看时具有5个，在横轴(单位：nm)上取λ、λ1～λ4的各滤波器的通过波长的阈值、在纵轴上取电流值而表示该5个电流值的是T1。同样，取图22(a)的横轴的透射率80％的值画成曲线的是T2，取透射率60％的值而画成曲线的是T3，取透射率40％的值画成曲线的是T4，取透射率20％的值画成曲线的是T5，取透射率0％的值画成曲线的是T6。
由图22(b)表明，越透射短波长区域并射入ZnO系半导体元件，电流值越急剧地上升，尤其是对于灵敏度良好地检测紫外光区域、即400nm以下的波长成分而言，是最佳的构成。
接着，对将上述的ZnO系半导体元件应用于HEMT(高速电子移动率晶体管)的例子进行说明。得知在MgZnO和ZnO界面上产生二维电子气体，但我们发现其电子移动率在绝对温度0.5开尔文下具有超过15000cm2V-1s-1的值。该值是与通常制作的AlGaN/GaN界面的二维电子气体匹敌的值，即使利用ZnO系半导体，也能够充分制作和正在盛行用GaN研究的高耐压型HEMT同等的物质。
ZnO的电子亲和力为约4.2V左右时，比Si或大部分的III-V族半导体强。金属的功函数大体集中在4～5eV，和ZnO的传导带底(CBM：ConductionBand Minimum)大致相同，因此，ZnO在难以采取和金属的肖特基接触且ZnO的施主浓度ND非常低时，为勉勉强强地能够进行肖特基接触的水平。但是，当使用有机物中的PEDOT:PSS等时，即使ZnO的施主浓度ND达到17次方左右的等级，也可以进行肖特基接触，只要在ZnO系半导体上使用作为栅电极的有机物电极，且在ZnO系半导体上利用因MgXZnO(0≤X＜1)和MgYZnO(0＜Y＜1)的层叠结构产生的二维电子气体，就能够构成HEMT。
首先，图25是表示在ZnO/MgZnO/ZnO的层叠结构上产生的压电效应的图。虚线表示费米能级，E1表示传导带的最低能量部(Conduction BandMinimum：CBM)，E2表示电子浓度。MgZnO采用Mg组成比率为20％、施主浓度ND为2×1018cm-3，且厚度10nm并通过施主浓度ND为1×1017cm-3的ZnO夹持的层叠结构时的能带分布模拟。具有该水平的施主浓度的ZnO为即使不进行有意地掺杂，也可以由无意的杂质及真性缺陷(晶格间Zn等)产生的典型的值。如图25(a)所示，发现对称地双峰的峰值，但如图25(b)所示，一个峰值非常大，呈现出压电效应。
图26表示MgZnO/ZnO的接合界面的面电荷密度(Sheet charge density)和MgZnO的Mg组成比率的关系。横轴表示Mg组成比率，纵轴表示面电荷密度。图中的ΔPsp曲线(将●连接的曲线)表示由来于自发极化差的曲线，Ppiezo曲线(虚线曲线)表示由来于压电效应的压电极化的曲线。另外，ΔPsp-Ppiezo曲线(实线曲线)表示关于上述自发极化和压电极化的两个曲线的差。当观察ΔPsp和Ppiezo的曲线上下交换时，Mg组成比率为0.05(5％)左右的值。因此，由于在ZnO的piezo电场张量值上具有幅度，因此不能断言，但可以认为以每5％发生符合ΔPsp-Ppiezo的逆转。由此，如果发生某些错误的现象，则应该认为组成比率5％左右为界限。
当在MgZnO/ZnO的接合界面上施加压缩变形时，压电极化向消除自发极化的差的方向进行作用。但是，当考虑图26的说明时，在不使用Mg组成比率为约5％以下那种MgZnO的情况下，自发极化的一方变化大，越消除自发极化的差，越不发生大的压电极化。因此，在大部分情况下，在MgZnO/ZnO的界面上形成二维电子气体区域(电子蓄积层)。
图27(a)是表示使用Mg组成比率为超过约5％的大的值的MgZnO作成+C面成长的ZnO/MgZnO/ZnO/MgZnO的层叠结构、且从横方向施加压缩变形时的极化差的方向和大小的图。Psp表示自发极化，Ppe表示压电极化，σ表示异质界面的电荷密度。另一方面，图27(b)是表示使用Mg组成比率为约5％以下的小的值的MgZnO作成+C面成长的ZnO/MgZnO/ZnO/MgZnO的层叠结构、且从横方向施加压缩变形时的极化差的方向和大小的图。另外，描画在图27(a)、(b)的层叠体的右侧的折线中的、左侧折线表示无晶体变形时的极化差的大小，右侧折线表示施加有压缩变形并发生晶体变形时的极化差的大小。这样，被认为当使用Mg组成比率极其小的MgZnO时，如图27(b)所示，在施加压缩变形的前后，极化差的大小及图案进行变化，也给二维电子气体的产生带来了影响。
在有机物电极上使用PEDOT:PSS，对PEDOT:PSS/MgZnO/ZnO的层叠结构的ZnO系半导体元件，进行了CV(容量/电压)和IV(电流/电压)测定。关于MgZnO及ZnO，+C面为成长面。图28(a)为CV测定的结果，且表示PEDOT:PSS/MgZnO的施主浓度ND(左侧纵轴)和深度方向的距离(横轴)的关系、及右侧纵轴的D值(D value)和深度方向的距离(横轴)的关系。D值如通常使用那样，设阻抗Z的倒数1/Z为G+iB时，表示D＝G/|B|。在此，MgZnO的Mg组成比率采用5.1％，测定频率采用1MH。另外，黑圆点符号表示测定值。
可知，深度100nm程度的位置表示PEDOT:PSS/MgZnO的界面，但在该界面，施主浓度曲线弯曲。另外，可进行CV测定表示可以形成能够测定容量的耗尽层。图28(b)表示IV测定的结果，横轴表示电压，纵轴表示电流。由该图可知，PEDOT:PSS和MgZnO之间为良好的肖特基接触。
接着，图29(a)是表示上述ZnO系半导体元件的MgZnO/ZnO的异质界面的状态的图。纵轴表示二维电子移动率(cm2V-1s-1)，横轴表示测定温度(单位为绝对温度开尔文)。如图29(b)所示，这通过在ZnO衬底上使ZnO薄膜外延成长且在其上使Mg011ZnO成长并测定Mg011ZnO/ZnO的异质界面的霍尔(Hall)效应来求出。异质界面的二维电子气体的传导特性反映界面的质量、即上下结晶的纯度。
由图29(a)可知，MgZnO/ZnO的异质界面的二维电子气体的电子移动率也达到1.4×104cm2V-1s-1。图30(b)表示在图29(b)的构成中用于进行MgZnO/ZnO的量子霍尔效应的测定的构成，图30(a)表示图30(b)的构成实现的量子霍尔效应的测定结果。图30(a)的朝向左侧的纵轴表示纵向电阻Rxx，朝向右侧的纵轴表示霍尔电阻Rxy。另外，横轴表示磁场强度。
在图30(b)中，50表示记载于图29(b)的Mg011ZnO/ZnO/ZnO衬底的层叠体，50以外的部分被蚀刻到ZnO薄膜。另外，51、52、53表示测定用电极，54、55表示施加用电极。如图所示的箭头，当从电极54向电极55的方向流动电流、并测定电极51和电极52之间的电压时，能够测定电极51、52间的电阻，此为纵向电阻Rxx。另一方面，如图示，当产生磁场B时，在电极51和电极53之间产生霍尔电压。此时，能够测定电极51、53间的电阻，此为霍尔电阻Rxy。测定条件为：测定温度采用0.5开尔文，电极54、55间的电流采用19Hz的交流电流10nA。
这样，观察所测定的图30(a)的结果时，可知MgZnO/ZnO界面的电子为二维时，成为特有的特性。当电子的存在范围限制在二维时，在施加有磁场B时，如图29(b)，电子在平面内进行旋转运动。当在旋转的期间达到一次也不散乱的漂亮的状态时，引起量子化，电子达到只取离散的能量的状态。电子停留在其离散的局部能级期间，霍尔电阻Rxy不变动，因此如图示，产生每量子数维持一定的值的区域。另外，关于纵向电阻Rxx，位于局部能级的中心的非局部能级也变成离散，因此，如图示进行振动。
图31是表示图29(b)的构成的二维电子气体的二维性的图。纵轴表示纵向电阻(ρxx)，横轴表示磁场强度。图的B⊥C表示和MgZnO及ZnO的c轴方向垂直的磁场成分，B//C表示和c轴方向平行的磁场成分。测定时的温度为2开尔文。
如图31所示，在二维电子气体真正地为二维的情况下，磁场和c轴垂直，即磁场相对于MgZnO或ZnO的薄膜面平行，因此磁电阻不变化。原因是，只有和电子的运动垂直的方向的磁场成分会给磁电阻带来影响。因此，由图31的测定结果可知，在该结构中，存在于界面的电子确实为二维。
图32(a)表示具备有机物电极和ZnO系衬底和在其上形成的一组MgXZnO(0≤X＜1)、MgYZnO(0＜Y＜1)的薄膜层叠结构(X＜Y)的HEMT的结构。31表示MgZZnO(0≤Z＜1)衬底，32表示MgXZnO(0≤X＜1)层，33表示MgYZnO(0＜Y＜1)层。在此，当X＜Y时，上侧的MgZnO方提高了Mg组成比率。如由图26、27所示，这是进行二维电子气体的产生的缘故。
34为有机物电极，由PEDOT:PSS构成，作为栅电极发挥作用。另外，36为源电极，37为漏电极，都由InZn/Ti/Au的金属多层膜形成，35为金属层，由Au构成。38为层间绝缘膜，由SiO2构成。另外，MgYZnO层33的一部分形成进行In扩散的施主掺杂部33a。2DEG表示二维电子气体区域(电子蓄积层)，表示MgXZnO层32和MgYZnO层33的界面与图的虚线夹持的区域。在此，由源电极36和正下方的施主掺杂部33a构成源电极部，由漏电极37和正下方的施主掺杂部33a构成漏电极部，由有机物电极34和金属层35构成栅电极部。
图32(b)表示使该晶体管实际动作时的I/V特性测定结果。测定温度为2开尔文。为了清晰可见电子气体区域(电子蓄积层)的二维性，在低温下进行测定。VG表示栅极电压，IDS表示漏/源极间电流，VSD表示漏/源极间电压。可见明确的晶体管特性。另外，使VSD偏压在0伏～1.5伏左右之间往复，作为显著的特征，磁滞现象全无。
图33(b)是以图32(b)的数据为基础，表示IDS/VSD和VG的关系。白圆点的符号数据为实测值，黑的实线部分为配合曲线。可知该配合曲线大致为直线，界面状态非常良好。图33(a)表示栅极电压VG和电场效应移动率μFE及霍尔移动率μHall的关系。由该图可知，霍尔移动率及电场效应移动率几乎相同，由此，界面状态也良好。电场效应移动率与霍尔移动率不同，由于界面的散乱等因素的介入，因此通常比霍尔移动率小。
接着，表示HEMT的具体的构成例，作为基本的构成例，图32(a)已进行了表示，在此，源电极36、漏电极37都除由InZn/Ti/Au构成以外，也可以由InZn/Ti/Al、Ti/Pt/Au、Cr/Au、Cr/Pd/Au的金属多层膜构成。另外，关于金属层35，除由Au构成以外，也可以由Al、Ti/Au、Ti/Al等形成。关于层间绝缘膜37，除由SiO2构成以外，也可以由SiON、Al2O3等构成。关于施主掺杂部33a，除利用In扩散以外，可以利用Ga扩散、III族元素的离子注入等。以下，图34～图37表示已变形的结构的实施例，但上述构成材料等事项，同样适用。
但是，当有机物电极34正下方的MgYZnO层33的厚度比PEDOT:PSS/MgZnO的肖特基接触引起的耗尽层宽度厚时，可以成为正常导通，当薄时，可以成为正常断开。另外，正常是指栅极电压在0V的状态下的意思。耗尽层的厚度大体由正下方的MgYZnO层的施主浓度ND决定。
图34表示减薄成为栅电极的有机物电极34正下方的MgYZnO层的膜厚的凹槽结构。在该结构中，减小有机物电极34正下方部分的二维电子气体的载体浓度，另一方面，可以增大需要减小电阻的源电极部正下方及漏电极部正下方的二维电子气体的载体浓度，可以进行对应于电极的目的的设计。
在晶体管中，当源/栅极间电阻高时，当不较高地设定栅极电压时，得不到所希望的漏/源极间电流。因此，在晶体管中，重要的是降低源/栅极间电阻。因此，如图35所示，作为缩短源电极部和栅电极部之间的距离的结构，也可以按照降低源/栅极间电阻的方式来构成。
图36为提高耐压的结构。使用了作为提高耐压的结构而使用的场电极结构(フイ一ルドプレ一ト)。在层间绝缘部38的局部配置有与源电极部连接的电极36a，将该电极36a和场电极40连接，以由场电极40覆盖栅电极34的整个上部的方式形成在层间绝缘部38上，将漏极侧的电场屏蔽，防止破坏栅电极34的端部。
在图37中，构成为：将源电极36正下方的施主掺杂部33b的长度加长，并与导电性的MgZZnO(0≤Z＜1)衬底41进行电连接。这样，就能够采取将场电极结构形成在表面和背面两侧而进一步提高耐压的结构。另外，为了作为导电性衬底，MgZZnO41使用例如不掺杂或掺杂Ga的ZnO衬底。
另一方面，记载于图32(a)、图34～图36的MgZZnO衬底31为绝缘性衬底，例如，由掺杂有Ni或Cr等过渡金属的ZnO衬底构成。另外，也可以根据目的，作成将上述图32(a)、图34～图37的实施例的结构适当组合的结构。
下面，对图32(a)、图34～图36所示的HEMT的制造方法进行说明。在MgZZnO衬底31、41上形成MgZnO薄膜的方法如上所述，至少形成一组MgXZnO(0≤X＜1)和MgYZnO(0＜Y＜1)的薄膜层叠结构(X＜Y)。
接着，将施主扩散或注入而制作施主掺杂部33a及33b。其后，进行源电极及漏电极的构图，用蒸镀或溅射形成各电极。另外，在通过注入而形成施主掺杂部的情况下，进行注入后，在400～800℃下进行退火后，进行源电极及漏电极的构图，用蒸镀或溅射形成各电极。在电极上使用InZn系的合金的情况下，在200～500℃下进行退火。
接着，在构图后，形成PEDOT:PSS。PEDOT:PSS的形成如下：进行臭氧处理将衬底表面亲水化后，进行旋涂并在氮气化环境下在100～200℃下使其干燥，其后，用有机溶剂溶化保护膜。此时，PEDOT:PSS不溶于溶剂而保留。作为其他的方法，也可以在臭氧处理后，在真空中蒸镀，或用超声波将分散于水的PEDOT:PSS制成雾状而供给，然后薄膜状地形成。
接着，在PEDOT:PSS上用蒸镀或溅射形成栅电极。其后，形成层间绝缘膜。接着，如图36、37所示，在具有场电极的情况下，形成场电极。
此外，图37的情况需要较深地掺杂源电极36侧的施主掺杂部33b，因此，在通过注入而形成施主掺杂部的情况下，施主掺杂部33a和33b的光刻要分别进行，延长施主掺杂部33b注入后的退火时间。

Claims (19)

1、一种ZnO系半导体元件，其特征在于，与ZnO系半导体相接而形成有机物电极，在所述ZnO系半导体与有机物电极之间具有整流特性。
2、如权利要求1所述的ZnO系半导体元件，其特征在于，所述有机物电极的功函数比所述ZnO系半导体的电子亲和力大。
3、如权利要求1或2所述的ZnO系半导体元件，其特征在于，所述ZnO系半导体的与有机物电极相接的一侧的主面为+C面。
4、如权利要求3所述的ZnO系半导体元件，其特征在于，所述有机物电极的法线从所述主面的+c轴至少向m轴方向倾斜。
5、如权利要求4所述的ZnO系半导体元件，其特征在于，所述有机物电极的法线的倾斜角度为5度以下。
6、如权利要求1或2所述的ZnO系半导体元件，其特征在于，所述ZnO系半导体的与有机物电极相接的一侧的主面为M面或A面。
7、如权利要求6所述的ZnO系半导体元件，其特征在于，所述有机物电极的法线从所述主面的m轴或a轴至少向c轴方向倾斜。
8、如权利要求1～7中任一项所述的ZnO系半导体元件，其特征在于，所述有机物电极的至少一部分由导电性聚合物构成。
9、如权利要求8所述的ZnO系半导体元件，其特征在于，所述有机物电极的电阻率为1Ωcm以下。
10、如权利要求8或9所述的ZnO系半导体元件，其特征在于，所述导电性聚合物由聚苯胺衍生物、聚吡咯衍生物、聚噻吩衍生物中至少一种构成。
11、如权利要求8或9所述的ZnO系半导体元件，其特征在于，所述导电性聚合物由含载体掺杂剂的聚苯胺衍生物、含载体掺杂剂的聚吡咯衍生物、含载体掺杂剂的聚噻吩衍生物中至少一种构成。
12、如权利要求1～11中任一项所述的ZnO系半导体元件，其特征在于，所述有机物电极在紫外光区域具有透光性。
13、如权利要求12所述的ZnO系半导体元件，其特征在于，所述有机物电极由空穴传导体构成。
14、如权利要求12或13所述的ZnO系半导体元件，其特征在于，在向所述ZnO系半导体元件的有机物电极侧施加负电压的反偏压状态下施加3伏的电压，且在没有光照射的状态下，反向电流为1纳安以下。
15、如权利要求12～14中任一项所述的ZnO系半导体元件，其特征在于，所述ZnO系半导体只由ZnO系衬底构成。
16、如权利要求12～15中任一项所述的ZnO系半导体元件，其特征在于，所述ZnO系半导体元件为光敏二极管。
17、如权利要求1～11中任一项所述的ZnO系半导体元件，其特征在于，所述ZnO系半导体由在ZnO系衬底上至少形成有一层ZnO系薄膜的层叠体构成，所述有机物电极作为肖特基型的栅电极发挥作用，并具有晶体管功能。
18、如权利要求17所述的ZnO系半导体元件，其特征在于，所述层叠体在ZnO系衬底上层叠有两层以上ZnO系薄膜，且至少具备一组从接近ZnO系衬底的一侧依次层叠有MgXZnO、MgYZnO的薄膜层叠结构，其中，0≤X＜1，0＜Y＜1，X＜Y。
19、如权利要求17或18所述的ZnO系半导体元件，其特征在于，将所述薄膜层叠结构的产生于MgXZnO与MgYZnO的界面的电子蓄积区域设定为沟道区域。
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