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透明导电氧化物在可见光区具有高透射率和接近金属的电导率,在太阳能电池、触控显示等领域有重要应用。寻找新型透明导电氧化物是材料学和物理学的热点课题。本论文基于第一性原理计算结合粒子群优化算法的CALYPSO结构预测方法,发展了以优化透明导电材料的性能为目标导向的材料设计方法,给国内外同行开展这类功能材料的设计研究提供了有力工具。同时针对碱土金属-锡-氧三元化合物体系,开展了新型透明导电氧化物的优化设计和物性研究,为实验研究提供了有价值的参考。取得如下创新性研究成果:1.发展了以优化透明导电材料的性能为目标导向的材料设计方法。在以最小化自由能为导向的CALYPSO结构预测方法的基础上,针对透明导电功能材料体系,将可见光吸收率及载流子有效质量作为待优化参数,发展了多目标优化的透明导电材料设计方法,编制代码并集成到了CALYPSO软件包,为本领域同行开展这类功能材料的设计研究提供了有力工具。选取典型材料体系（Sn O2、Cu Al O2、Cu La OS）,设计了一系列亚稳态透明导电氧化物,为实验上透明导电材料的开发提供了参考。2.针对钡-锡-氧层状钙钛矿体系,开展了n型透明导电氧化物的理论设计。基于性能优异的n型透明导电氧化物体系—钙钛矿结构的Ba Sn O3,设计了具有Ruddlesden-Popper层状结构Ban+1Snn O3n+1的新型n型透明导电氧化物,结果表明n型Ba2Sn O4在可见光区的透明度显著降低,而n型Ba3Sn2O7和Ba4Sn3O10因呈现红外和远红外光的吸收,可用作潜在的滤波器材料。3.基于含Sn2+的三元氧化物体系,设计了新型p型透明导电氧化物。以通过s-p轨道杂化提高价带的电子态非局域化程度为设计原则,针对含Sn2+的碱土金属-锡-氧三元化合物体系,MSn2O3（M=Mg,Ca,Sr,Ba）,开展了新材料设计研究,预测Sr Sn2O3和Ba Sn2O3是尚未被实验合成的稳定化合物;发现该体系的电子结构及性质具有宽范围的可调节性,有希望成为性能优异的新型p型透明导电氧化物。