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由于半导体工业的快速发展,透明导电氧化物（TCO）薄膜材料在太阳能电池、触控面板、发光二极管以及窗口材料等领域的应用越来越广泛,但是到目前为止,大多数工业领域的TCO材料还是以氧化铟锡（ITO）为主,由于铟属于稀有金属、储量有限,因此随着TCO材料需求的进一步扩大,研制新型TCO材料代替ITO薄膜的需求已经愈加急迫。氧化锌（ZnO）作为一种新型的Ⅱ-Ⅵ族半导体材料具有优良的光电、压电和铁电特性,并且通过掺杂可以进一步提高ZnO薄膜的光电性能,同时ZnO的原材料在自然界中储量丰富、成本低廉,被认为是最具潜力代替ITO薄膜的TCO材料。到目前为止人们对ZnO基薄膜单元素掺杂进行了非常广泛的研究,但是对于ZnO薄膜二元掺杂的研究还很有限。本文将以高密度钛镁共掺氧化锌（TMZO）陶瓷靶为溅射源,通过射频磁控溅射技术在石英玻璃衬底上制备高质量TMZO薄膜,所使用的TMZO陶瓷靶的质量分数比为96 wt%ZnO:2 wt%TiO2:2wt%MgO。利用X射线衍射仪（XRD）、X射线能谱仪（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、紫外-可见光分光光度计和霍尔效应仪等测试仪器详细研究了衬底温度、工作压强和溅射功率等工艺参数对TMZO薄膜的微观结构以及光电性能的影响。本文所做工作及结论如下:（1）以遗传算法为基础,利用光谱拟合思想设计了基于透射光谱的自适应遗传算法光谱拟合程序,获得了薄膜的光学常数（折射率n、消光系数k）和厚度（d）,并与Swanepoel法以及SEM的测试数据进行比较,结果基本一致,说明设计的自适应光谱拟合程序计算结果是可信的。基于自适应遗传算法的光谱拟合程序与其他测量方法相比还具有计算速度更快、适应性更好等特点,可以用于多种薄膜的测量。（2）不同工艺参数对TMZO薄膜微观结构的影响。利用XRD、XPS和SEM等表征技术,研究了不同工艺参数对TMZO薄膜晶体结构、晶粒尺寸（D）、晶格应变（εL）、位错密度（δd）和表面形貎的影响。结果表明,谢乐公式计算的D值与SEM测量结果相吻合,所有样品均为六角纤锌矿结构并具有c轴择优取向,说明Ti-Mg共掺杂没有改变ZnO薄膜的晶体结构,但制备工艺参数对其结晶质量和微结构性能具有显著性影响。当工作压强为0.6 Pa时,TMZO薄膜样品具有最大的D（58.2 nm）、最低的εL(2.49×10-3)和最小的δd(2.95×1014 m-2),其晶体质量最佳。（3）不同工艺参数对TMZO薄膜光学性能、色散性能和介电性能的影响。利用光度计测量薄膜的透射光谱,并通过自适应光谱拟合程序和光学表征技术研究了不同的工艺参数对TMZO薄膜的光学透射率（T）、光学常数（n,k）、光学能隙（Eg）、介电性质（εr,εi,tanδ）和色散性能的影响。结果表明,TMZO薄膜样品的最高平均透射率(Tav)大于90%,并且工艺参数对薄膜的光学性能具有一定的调控效果,其中对TMZO薄膜的k,εi,tanδ的影响较小,而对n,εr,Eg的影响较大。所有TMZO薄膜在可见光波段都展示了正常色散现象,有个别样品在紫外波段表现出了反常色散现象,n的取值范围为1.92.4,k的取值在可见光波段接近于零而在紫外波段却随着波长减小而迅速增大。相比于纯ZnO薄膜,TMZO薄膜的光学能隙Eg得到了明显提高,最大值约为3.48 eV,这主要是由于Burstein-Moss效应所作用的结果。另外,所有TMZO薄膜样品的折射率色散行为均遵循有效单振子模型。（4）不同工艺参数对TMZO薄膜电学性能的影响。利用霍尔效应仪测量了薄膜样品的电阻率（ρ）、载流子浓度（Ne）和迁移率（μ）,研究了不同工艺参数对TMZO薄膜电学性能的影响,并对其微观机理进行了分析。结果表明,不同工艺参数对薄膜的电学性能影响程度各不相同,薄膜的电阻率ρ随着工艺参数增加而呈现先减后增的变化趋势,TMZO样品的最低电阻率ρ为8.05×10-3?·cm,对应的载流子浓度Ne为1.63×1020 cm-3、迁移率μ为4.77 cm2·V-1·s-1。（5）不同工艺参数对TMZO透明导电薄膜光电综合性能的影响。基于TMZO薄膜微观结构、电学性质和光学性能的研究,引入品质因子（FOM）对TMZO透明导电薄膜的光电综合性能进行了定量表征。结果表明,工艺参数对薄膜光电综合性能具有明显的影响,优化工艺条件下制备TMZO薄膜的品质因子FOM=1.17×103?-1·cm-1,工艺参数的选择对于研制高透低阻TMZO薄膜是至关重要的。（6）TMZO薄膜制备工艺参数优化。通过对TMZO薄膜微观结构和光电性能的研究,得到了TMZO薄膜的最佳制备工艺参数为:衬底温度300°C、工作压强0.6 Pa、溅射功率200 W、靶基间距75 mm、溅射时间25 min。在此工艺参数下制备的TMZO透明导电薄膜具有最好的光电综合性能,对应的可见光波段平均透射率Tav为90.4%,电阻率ρ=8.05×10-3?·cm,载流子浓度Ne=1.63×1020 cm-3,迁移率μ=4.77 cm2·V-1·s-1,品质因子FOM=1.17×103?-1·cm-1。