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基于宽禁带金属氧化物（Eg≥3.1 e V）材料制备的透明电子器件在平板显示、太阳能等领域具有较为广泛的应用前景。一般情况下,通过控制杂质的掺杂,可以使金属氧化物材料达到从绝缘体、半导体到导体的转变。由于材料自身的本征缺陷,大多数的金属氧化物为n型导电材料,现有的p型宽禁带金属氧化物较少,且性能与n型材料相差较远,难以实现真正意义上的“全透明器件”。另外,对于工作区为p型材料的器件,如太阳能电池、p型TFT和发光二极管等,也需要相应的p型材料以形成良好的欧姆接触,提高器件的性能。故而,光电性能优良的p型材料成为了目前金属氧化物研究领域面对的难题。氧化锡（SnO2）是一种典型的同时具备透明和导电两种性能的氧化物材料。n型SnO2薄膜（如SnO2:F和SnO2:Sb）具有优良的电学性能,若能研究制备出光电性能优良的p型SnO2薄膜将会对透明电子器件的发展产生重大的意义。材料自身的本征缺陷和掺杂元素直接影响p型SnO2薄膜的光电性能,只有从电子层次去了解本征缺陷及掺杂元素对SnO2性能的影响,计算SnO2实现p型的可能性,才能为实验提供最佳的掺杂元素和实验条件,从而制备出性能优良的p型SnO2薄膜。基于此,本论文开展的研究工作包括:（1）利用第一性原理分析SnO2的本征缺陷的形成机制以及对SnO2实现p型掺杂的影响。SnO2晶体为四方相金红石结构,价带顶主要由O 2p态构成,导带底主要由Sn5s和5p态构成。SnO2中可能存在的本征缺陷包括,氧空位（VO）、锡间隙（Sni）反位锡（SnO）、锡空位（VSn）、氧间隙（Oi）和反位氧（OSn）。在O-poor的生长条件下,Ef（V2+O）和Ef（Sn4+i）的值为负,其他缺陷的形成能为正值,说明在SnO2晶体中容易产生Vα和Sni缺陷。Vα和Sni离化能较高,属于深能级缺陷,难以提供有效的自由载流子,但他们会成为空穴复合中心,不利于SnO2的p型掺杂。富氧的生长条件下,Vα和Sni缺陷形成能明显增加,由负值变为正值,表明富氧条件有利于抑制Vα和Sni施主缺陷的形成,反之则有利于SnO2的p型掺杂。（2）选用Sn24O48超晶胞,分别计算了IIA族元素（Be、Mg、Ca和Sr）进入SnO2晶格后对SnO2几何结构的影响、各杂质可能存在的掺杂形式的形成能、缺陷离化能以及杂质引入后对体系电子结构的影响。低价态的IIA族元素进入SnO2晶格后若能替代晶体中的Sn原子形成受主掺杂,提供空穴载流子,即可获得p型导电的SnO2。在Be、Mg、Ca和Sr四种杂质中,由于Be离子半径最小,Be替换Sn原子的形成能高于间隙Be,Be易进入SnO2晶格以间隙状态存在,成为施主杂质。Mg离子与Sn离子具有相当接近的离子半径,Mg替代SnO2中的1个或2个Sn原子后诱发的晶格畸变最小,在富氧的生长条件下,（Mg Sn）2-的形成能仅为0.69 e V,相比于缺氧的生长环境,MgSn的极限浓度将大大增加,同时使得SnO2中空穴浓度增大。另一方面,MgSn的离化能较低[ε（0/-2）=21 me V],形成浅受主能级,电子只需很小的能量即可跃迁,从而在SnO2价带中形成空穴。Ca和Sr两种杂质替代SnO2的晶体中的Sn后比MgSn产生的晶格畸变大,这会降低掺杂后SnO2薄膜的载流子迁移率。富氧时,CaSn和SrSn的形成能均明显低于缺氧的生长条件下的形成能,富氧条件有利于增大Ca和Sr在SnO2晶体中的极限含量,利于SnO2实现p型掺杂。然而,根据Ca和Sr在SnO2晶体各杂质位置的形成能计算可知,Cai（或Sri）、CaSn-VO（或SrSn-VO）的形成能与CaSn（或SrSn）的形成能非常接近,空穴易被复合,降低非平衡载流子的浓度。综上,在Be、Mg、Ca和Sr四种杂质中,最有可能实现SnO2的p型掺杂的杂质元素为Mg。（3）在理论计算的基础上,利用电子束蒸发方法制备出p型SnO2:Mg（MTO）薄膜。首先,利用高能球磨的方式制备出MTO靶材,分别研究了球磨时间、热处理温度和Mg含量对Mg Sn O靶材晶体结构的影响。随着球磨时间的增加晶体的平均晶粒尺寸减小,内应力增加。高能球磨后的Mg O-SnO2复合粉体经高温处理后,温度高于1000℃时,Mg O和SnO2发生固相反应生成了Mg2Sn O4。当Mg含量较低时,XRD谱中没有发现Mg O或Mg2Sn O4的特征衍射峰,Mg进入SnO2晶格中。其次,利用电子束蒸发方法在玻璃衬底上制备了MTO薄膜,表征了薄膜的结构、光学和电学性能。测试结果表明MTO薄膜表面光滑,成膜性能优良,在可见光区域的透过率较高,大于80%。随着Mg含量的增加,MTO薄膜的光学带隙为3.443.77 e V。未掺杂的SnO2薄膜呈现n型导电,引入Mg后（Mg含量为1%、3%和4%）,MTO薄膜表现出p型导电类型,对应的空穴载流子浓度分别为2.01×1018 cm-3、8.24×1018 cm-3和3.27×1018 cm-3,迁移率分别为3.01 cm2V-1s-1、3.29 cm2V-1s-1和5.80 cm2V-1s-1,电阻率分别为0.103Ω·cm、0.023Ω·cm和0.022Ω·cm。当Mg的含量大于5%,MTO薄膜又表现为n型导电。