相比于传统的透明导电氧化物Sn:In₂O₃（ITO）材料,掺杂的TiO₂具有化学性质稳定、储量丰富、环境友好等特点,在平板显示、太阳能电池、触摸屏等光电器件领域有着重要的应用前景。本文利用磁控溅射方法制备了Ta掺杂TiO₂（TaTO）薄膜、Nb和Ta共掺杂TiO₂（NTTO）薄膜以及NTTO/Cu/NTTO（TCT）多层复合薄膜,研究了衬底温度、溅射功率、薄膜厚度等工艺条件对薄膜结构、形貌、组分和光电性能的影响。在此基础上探讨了TiO₂基透明导电薄膜的晶体结构和载流子输运机制对其电学性能的影响。研究的主要内容如下:（1）结合射频磁控溅射和真空退火处理在石英衬底上制备了多晶锐钛矿TaTO薄膜,研究了衬底温度（室温?350°C）对薄膜结构和光电性能的影响。结果表明,Ti和Ta主要以Ti⁴⁺和Ta⁵⁺的形式存在于薄膜中,大多数Ta⁵⁺离子成功替代了Ti⁴⁺离子。薄膜表面具有均匀纳米颗粒的特征和低的表面粗糙度。其平均可见光透射率T超过73%,光学带隙E_g处于3.4?3.51 eV之间。当衬底温度为150°C时,获得了电阻率为7.7×10^-4?cm,载流子浓度为1.1×10²¹ cm^-3,霍尔迁移率为7.4 cm² V^-1 s^-1的TaTO薄膜。（2）研究了不同溅射功率和不同薄膜厚度对NTTO薄膜光电性能的影响。结果发现,当功率从150上升至210 W时,薄膜晶粒尺寸和致密度逐渐增加,Nb^5（10）和Ta^5（10）对Ti⁴⁺的替代率明显上升,载流子浓度和霍尔迁移率也随之得到提升,且薄膜的可见光平均透过率大于82%。当膜厚由50增加到500 nm时,样品的结晶性逐渐提高,表面粗糙度变大,同时电学性能上升,光学带隙减小,折射率增加。在优化的沉积条件下,实验中可制备出电阻率?10^-4?cm、平均可见光透过率大于80%的NTTO薄膜。（3）通过射频、直流交替溅射生长了不同Cu层厚度的NTTO/Cu/NTTO多层复合薄膜。分析表明,Cu层越厚,其对上层NTTO薄膜结晶性的抑制就越强。通过改变Cu层的厚度,可以实现对复合薄膜电学和光学性能的调控。当Cu层厚度约16 nm时,复合薄膜的可见光透过率接近80%,电阻率低至7.8?10^-5?cm,品质因子(F_OM)约为3.0?10^-2?^-1,其光电性能达到国际上报道的最优水平。（4）以实验数据为基础,分析了TiO₂基薄膜的晶体结构与电学性能之间的关系,以及影响薄膜载流子浓度的主要因素及其机理,探讨了样品中的载流子输运机制。结果表明,晶面间距d₁₀₁的增大可归因于载流子浓度的增加;在一定晶粒尺寸范围内,薄膜迁移率和晶粒尺寸之间有明确的相互关系,超出尺寸范围则并无直接的关联;TiO₂基薄膜中晶界散射对载流子输运的影响占主导地位。