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Nb掺杂TiO2透明导电薄膜由于具备较为优异的光电性能和较低廉的元素成本而受到广泛的关注,然而受制备方法限制,透明导电TNO薄膜目前尚处于研究开发阶段。本课题利用能投入大规模批量生产的溶胶凝胶加后续气氛退火方法首先证明了Nb的有效掺入,继而从掺杂浓度、晶体形貌和退火优化深入探讨了提高TNO薄膜光电性能的可行方案。该方案涉及的内容包括：增加Nb掺杂浓度和引入氧空位来提高TNO薄膜内的载流子浓度,制备出具有柱状晶形貌的TNO薄膜来提高载流子迁移率。具体研究结果如下：(1)通过溶胶凝胶和退火工艺,样品中Nb原子在TiO2中以掺杂形式存在,并无氧化相或其他形式的含Nb物质。Nb的实际掺杂量和名义掺杂量相当,溶胶凝胶方法可以有效地调控Nb掺杂浓度。Nb的有效电离率随掺入量增加而减小,即能提供载流子的Nb百分比随掺入量的增加而减小,选择一个合适的掺杂浓度对透明导电TNO薄膜的研究尤为关键。(2)随Nb掺杂浓度增加,锐钛矿相(101)峰强减弱,峰位向左偏移,晶面间距增加,样品的晶体形貌和结晶度逐渐变差,TNO薄膜样品的导电性增强,可见光透过性有下降的趋势。综合TNO薄膜的光电性能可以得出结论,掺杂浓度在10-15%的样品具有最佳的光电综合性能。相同浓度条件下,柱状晶形貌样品的结晶性能明显优于颗粒状样品;导电性上,柱状晶样品的电阻率比颗粒状样品要低一个数量级以上,而可见光透过性能并未得到提升,而是保持在78%左右,说明在晶体结晶情况都很好的前提下,可见光透过率上升空间已经很小。同时,名义掺杂浓度为10%的柱状晶样品具有最优异的电学性能,其电阻率为2.7Ω·cm,对应的平均可将光透过率为69%,已经接近目前性能最佳的溶胶凝胶TNO样品。(3)高真空条件退火最有利于TNO薄膜的电学性能,H2退火其次,N2退火最有益于可见光透过率。高真空退火因为促进了TNO薄膜中氧空位的生成,所以可以大大提升TNO薄膜的导电性,但是由于氧空位对光子的吸收作用,所以可见光透过率下降；而H2退火后,由于氧分压较高,得到的电学性能一般,可见光透过率也处于高真空和N2退火之间；经过N2退火后,样品中的氧空位浓度最低,电阻率最高,但是样品具有最好的可见光透过性能,并且晶体形貌也较差。由此可以得出结论,通过促进氧空位生成可以大幅提升TNO薄膜的导电性但会降低其可见光透过性。