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透明导电氧化物薄膜(TCO)既具有优良的金属导电性,又具有可见光范围的高透明性,已经成为平板显示器、太阳能电池和透明电子器件中不可或缺的材料。其中ITO(In2O3:Sn)薄膜是目前市场上应用最为广泛的TCO薄膜,随着太阳能电池和平板显示产业的不断发展,铟资源短缺和价格高昂的问题越发突出,寻求ITO替代材料的需求日益加大；目前应用于太阳能电池的透明窗口电极材料大多为近红外高反射TCO薄膜,这就阻止了对占太阳能总能量52%的近红外区域能量的有效且充分的利用；透明电子学的出现对TCO薄膜材料和透明氧化物半导体(TOS)薄膜材料提出了更高的要求,需要光学和电学性能优良的新型TCO和TOS薄膜。针对这些问题和需求,本论文研究开发了新型非晶和多晶掺钨氧化锡(SnO2:W)透明导电薄膜,系统研究了其电学和光学性能及其与脉冲等离子体沉积技术(pulsed plasma deposition, PPD)各种制备参数之间的关系；确立了制备优良光学和电学性能的SnO2:W薄膜的条件；采用更具生产性的sol-gel法研制了SnO2:W薄膜,薄膜不仅表面平整,而且光学透明性得到了很大提高,揭示了其在太阳能电池领域具有潜在的应用价值,同时提出了溶胶配制过程中可能的反应机理；采用第一性原理对SnO2:W进行了理论计算,阐明了W掺杂SnO2:W薄膜具有优良电学性能的机制；研究开发了p型导电NiO:Li透明氧化物半导体薄膜,探索性研制了NiO:Li/SnO2:W透明二极管,揭示了SnO2:W薄膜应用于透明电子器件的可能性。本文利用多种表征手段(如XRD、AFM、XPS、SEM、EDS. IR、Raman、台阶仪、Hall效应测试等)对所有制备的薄膜进行了详尽细致的分析和探讨,研究结果表明：在采用PPD法制备薄膜的过程中,先是采用氧氩共掺气体,在较低温度下制备了非晶SnO2:W薄膜,研究了钨掺杂含量和氧分压对薄膜电学和光学性能等的影响,薄膜的最低电阻率达到2.1×10-3 ohm·cm,对应的载流子浓度和载流子迁移率分别为9.6×1019cm-3和30 cm2V-1s-1,可见光区的平均透射率超过80%,薄膜的方均根粗糙度和平均粗糙度分别为15.7 nm和1 1.9 nm。为进一步降低薄膜的电阻率,采用PPD法室温下在纯氩气体中沉积出SnO2:W薄膜,后经退火处理,薄膜的电学和光学性质均得到明显提高,最低电阻率可达6.7×10-4 ohm·cm,对应载流子浓度和载流子迁移率分别为1.44×1020cm-3和65 cm2V-1s-1,薄膜在可见光和近红外区的透射率分别为86%和85%,研究了钨掺杂含量和退火温度对薄膜电学性能、光学性能、结构和表面粗糙度的影响,并通过分析薄膜中各元素的化合价态讨论了薄膜的导电机理。在SnO2:W薄膜中,W原子替代了SnO2晶格中的Sn原子的位置,没有新的化合物相生成,也没有改变SnO2的金红石结构。w在薄膜中以W6+形式存在,W替代Sn位置贡献了两个自由电子,这是薄膜导电性增加的主要原因,而ITO薄膜中Sn取代In位置只多出一个电子,所以SnO2:W薄膜中W作为掺杂剂的效率较高。即要得到相同载流子浓度的薄膜,SnO2:W中掺W所需的掺杂量比SnO2:Sb, In2O3:Sn或ZnO:Al(其价态差仅为1)等中的掺杂量都更少,这使得引入的离子杂质缺陷减少,载流子散射中心减少,有利于提高薄膜的载流子迁移率。采用sol-gel法,以SnCl2·2H2O和WCl6为先驱物,经过溶胶配制、浸渍提拉、干燥退火等步骤在石英衬底上制备了大面积均匀导电的SnO2:W透明导电薄膜,薄膜最低电阻率为5.8×10-3 ohm·cm,对应载流子浓度和载流子迁移率分别为7.6×1019 cm-3和14.2 cm2V-1s-1,尽管薄膜的电学性质有待于进一步提高,但sol-gel法相对于PPD法具有设备廉价、成膜厚度均匀等的优点,且薄膜在可见光和近红外区的光学透射率达到90%,薄膜的平均粗糙度约为1.8 nm。对于sol-gel制备的薄膜,随着钨掺杂含量的增加,薄膜的XRD衍射峰强度变弱,甚至变宽,当掺杂含量较大时,薄膜中出现微小的非晶颗粒,这使得薄膜的粗糙度减小,在W掺杂含量分别为0,1,3,5 at.%时,薄膜的平均粗糙度分别为1.92 nm,1.87 nm,1.82 nm,1.61 mm。同时也说明采用sol-gel法制备薄膜的过程中,掺杂含量较高使薄膜的结晶性变差。SnO2:W透明导电薄膜的第一性原理计算结果表明,未掺杂的SnO2的价带顶主要源于O的2p态的贡献,导带底主要源于Sn的5s态的贡献；掺杂后SnO2:W的导带底主要源于掺杂原子W的5d态的贡献；W是提高SnO2导电性有利的掺杂元素。以固态反应法制备了p型导电性较好的掺锂氧化镍靶材,采用PPD技术在玻璃衬底上沉积了p型透明导电NiO:Li薄膜,薄膜电导率可达15 S.cm-1,载流子浓度变化范围为2.98×1020 cm-3-2.1×1020 cm-3,迁移率变化范围为0.3-0.422,一般文献报道的p型导电薄膜的载流子浓度的为1018 cm-3、1019cm-3量级甚至更低,可见此法制备的p型NiO:Li薄膜的导电性较好。本文基于前述实验结果探索性地将n型SnO2:W薄膜和p型NiO:Li薄膜结合起来制备透明电子器件中最基本的器件——透明二极管NiO:Li/SnO2:W。介绍了实验室条件下采用PPD法制备具有良好整流特性的透明二极管的方法和步骤,通过研究单层膜的导电性来比较分析二极管的伏安特性,并给出所制备器件的透明性。