三元乃至多元氧化物半导体由于具有独特的气敏性、催化活性、电导性等而广泛应用于诸多领域。若制备成纳米材料,则会有与尺寸关联的特异性能,如多铁电、铁电、超导、巨磁阻等。然而,和单质和二元体系半导体材料相比,三元氧化物的合成方法的种类还比较少,也不成熟。具体而言,对于锌锡氧材料,在实验中由于制备参数的不同,其结构会产生多种变化。且对锌锡氧材料的研究主要集中在本征材料的外在特性表现,而具体制备与结构、掺杂对特性的影响等鲜有研究。本文采用溶胶凝胶法制备了未掺杂、钛掺杂和镁掺杂锌锡氧薄膜,研究了薄膜的结构、光学特性和表面形貌。结果发现三元锌锡氧薄膜制备需要高温条件。之后采用四价锡盐,在300-1000。C范围内对薄膜进行退火,结果发现400-700℃范围内生成了锡酸锌晶相,而在900-1000℃范围内生成了偏锡酸锌晶相,实现了锌锡氧薄膜的温度可控生长。在此基础上对薄膜的制备条件进行了一系列的优化,发现最佳制备参数为：采用四价锡盐,锌锡摩尔比为2：1,退火温度700℃(锡酸锌)和900℃(偏锡酸锌),退火时间3h,升温速率12.5℃/min,此时锡酸锌薄膜中晶粒尺寸为80 nm左右,内部应力较小,晶格畸变较小,薄膜平整致密,禁带宽度在4.2 eV左右,可见光区透光率达95%。根据未掺杂锌锡氧材料的第一性原理计算,预测钛掺杂和镁掺杂能够实现特性调制。对于700℃退火处理后的样品,当掺入钛元素和镁元素时,并没有改变锌锡氧三元氧化物薄膜的晶相成分,但薄膜可见光透光率有所提升,禁带宽度被展宽。钛掺杂浓度为2%,镁掺杂浓度为6%的薄膜样品中锡酸锌结晶性最好,均表现出压缩应变。900。C退火处理后的钛掺杂和镁掺杂薄膜中均出现了锡酸锌和偏锡酸锌两种晶相,且钛掺杂的锌锡氧薄膜表面变得比第二章中优化后的样品形貌更差,而镁掺杂薄膜的样品对可见光区透光率较差,因而需要进一步优化其制备条件。对于锡酸锌材料,计算表明钛掺杂使其价带最高点和导带最低点处在不同的位置,同时钛原子和原本晶体中的外层电子发生了作用,使得导带顶的态密度增大,同时缩小了带隙宽度。实验和计算禁带宽度数值偏差出现的原因可能是计算时精度不够高,而且实验时的制备条件对薄膜能带结构有很大影响。镁掺杂在锡酸锌材料中造成Mg-2p和Mg-3s态密度的提高,为禁带中带来了更多的杂质能级,从而提高其电导性。对于偏锡酸锌材料,掺杂镁原子和钛原子均对禁带内能级和带隙没有影响,但却使得导带缩短,态密度增大,从而可以在一定程度上提高材料的载流子迁移率。总之,钛元素和镁元素掺杂均对锌锡氧薄膜电子能态结构由重大影响,可以根据需要制备和调制所需材料。