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近年来透明导电氧化物薄膜(TCO)在平板显示器、触屏手机、节能玻璃、平板电脑、太阳能电池等方面具有广泛的应用。目前占有统治地位的TCO材料是氧化铟锡(ITO)，光电性能优异，但是机械性能不足，原材料铟资源稀缺，且有毒性。铌掺杂二氧化钛(NTO)薄膜是一种新型的TCO薄膜，它具有高透光率、低电阻率的特点，而且性能稳定，最重要的是原材料在自然界中储量丰富，环境友好。本课题采用了一种新型的方法—远源等离子体溅射法(HiTUS)来制备透明导电氧化物薄膜的。这种新型的溅射沉积系统具有溅射速率快、制备出的薄膜致密且均匀、可重复性好等优点。该镀膜系统用低能的等离子束轰击合金靶材，在本底真空为2.0×10-3Pa的条件下反应溅射，沉积NTO薄膜。我们在溅射沉积过程中选择1500W的等离子体发射功率，氩气流量为88sccm，氧气流量选择在0~7sccm之间，靶材加速偏压功率为600W，溅射过程中靶材电流为0.8~1.0A，以及工作气压是4.7~5.0×10-1Pa。前期我们已对NTO薄膜的结构和性能基于第一性原理做过计算和优化，对薄膜的成分、缺陷进行理论预测，所以在制备过程中我们使用含量为6%Nb的合金靶材。我们对制备出的薄膜样品进行光电和结构性能表征：NTO薄膜的膜厚的测量，UV-Vis表征薄膜的光学性能，用高分辨率X射线衍射仪(XRD)对NTO薄膜进行晶体学分析，来研究薄膜的结晶情况；薄膜表面的显微形貌用场发射电子扫描显微镜(FESEM)来表征；利用霍尔测试系统来精确地表征薄膜材料的电学性能；薄膜的元素价态和缺陷采用X射线光电子能谱(XPS)来表征，分析影响薄膜光电性能的微观机制。溅射沉积过程中通入不同氧气流量会显著影响薄膜的光学性能和电学性能，随着氧气流量的增加薄膜的可见光透过率显著提高，最高可达到90%以上；但薄膜的导电性却随着氧气流量的增加而大幅降低，在氧气流量为6sccm时薄膜的方块电阻高达2M/sq.，在氧气流量为7sccm对应的薄膜的电阻非常大，近乎绝缘。经过500℃加热处理后薄膜的透光性和导电性都会显著提高，而且氧气流量为6.4sccm到6.6sccm之间时，经过500℃加热处理后的薄膜的光透过率在90%以上，电阻率可低至9.4×10-4cm，获得理想的NTO材料。我们也对加热前后的薄膜的结晶特性、显微形貌以及薄膜的样品的禁带宽度等进行研究，分析了薄膜的内部缺陷以及电输运性能变化的微观机制。热处理之后，Nb均以+5价的形式存在于Ti的晶格点位，而且薄膜的缺陷含量较低，电子结构（禁带宽度）变化不大。热处理后薄膜在较短的时间内实现了晶态转变，消除了内部存在的结构缺陷，消除了载流子陷阱，减少了对载流子运动过程中的散射和捕获作用，薄膜的电学性能显著提高。同时也证实了，HiTUS技术具有较强的合金掺入能力，制备的薄膜缺陷含量低。