透明导电薄膜（TCO）如Sn:In₂O₃（ITO）目前广泛应用于各类光电器件中,但因为In储量较小且有毒性,所以锐钛矿相Nb-TiO₂（NTO）材料被认为有望替代ITO作为透明导电薄膜的应用。然而纯锐钛矿相NTO薄膜的制备过程十分困难,为了避免金红石相的形成以获得高导电性和可见光透过性的NTO薄膜,研究者们通常选择在特定晶体取向的单晶基底上进行外延生长。然而,造价昂贵的单晶基底难以实现规模化生产,限制了NTO的实际应用。本实验采用“两步法”制备NTO薄膜,首先,通过直流磁控溅射在钠钙玻璃基底上溅射沉积出带有锐钛矿相籽晶的NTO薄膜,再将沉积薄膜置于Ar/H₂气氛中,于400℃的温度下进行退火处理。当晶粒尺寸小于14 nm时,锐钛矿相比金红石相有更小的吉布斯自由能,通过控制磁控溅射过程中溅射粒子的能量可以使锐钛矿相籽晶在基底上优先形成。为了进一步研究带有锐钛矿籽晶NTO薄膜的结晶过程,实验同时制备了非晶态及带有多相籽晶的沉积薄膜,进行TEM原位升温实验。此外,也研究了三种不同结晶态的沉积薄膜在退火前后的结构、成分及性能,结果表明晶粒诱导生长的纯锐钛矿相结构的NTO薄膜具有最优异的导电性和可见光透过性。本文通过籽晶诱导生长的方法制备了厚度较大的纯锐钛矿相的NTO薄膜以满足一些特定领域的需求,并研究了其形貌、结构及性能与厚度的关系。结果表明在厚度为320 nm时具有最小的电阻率8.1×10^-4Ω?cm,而可见光透过率随着薄膜厚度从280 nm到400 nm的增大而从73%开始单调递减。为了进一步提高薄膜的透过性和拓宽其应用领域,通过计算机在钠钙玻璃基底两面增加减反膜的设计后,再通过Essential Macleod8.0模拟了该NTO薄膜在CdS/CdTe薄膜太阳能电池中的应用,优化了CdS和NTO的薄膜厚度,使得可见光平均透过率达到84.91%,满足实际需求。