二氧化锡是一种非常适合构建紫外光电子器件和透明薄膜晶体管的氧化物半导体材料。本文的目的在于采用磁控溅射技术生长氮掺杂SnO₂薄膜,研究薄膜的光学和电学性能,探索氮掺杂实现p型导电的可行性,为构建SnO₂基光电子器件奠定了一定的基础。本文采用磁控反应溅射的方法,以N₂和O₂分别作为氮源和氧源,制备氮掺杂SnO₂薄膜,系统地研究了薄膜的光学和电学性能。首次揭示了氮掺杂SnO₂薄膜中氮的位置和化学状态:氮离子部分替代SnO₂晶格中的氧离子,形成N-Sn-O键,薄膜由于氧空位被氮填补变得更加致密。发现了氮掺杂SnO₂薄膜生长取向依赖于沉积速率和薄膜的厚度,当厚度小于80 nm时,薄膜呈现[110]方向择优取向生长,当大于170 nm时表现多个方向生长。采用550 oC衬底温度下预先沉积20 nm厚的种子层薄膜,在400 oC衬底温度下沉积主层的两步生长法,实现氮掺杂SnO₂薄膜的择优取向生长。随着N₂和O₂混合气体中N₂比例的增加,氮掺杂SnO₂薄膜的折射率和消光系数增加,光学带隙发生红移,并首次通过氮掺杂实现SnO₂带隙在紫外-可见光区调制。首次观察到源于局域化激子的复合发光峰,随着样品温度和激发功率增加,氮掺杂SnO₂薄膜的发光峰位分别出现红移和蓝移的现象,具有典型的局域化激子发光特征,进一步分析表明这种局域化激子是由于薄膜中化学成分和晶粒结构分布不均匀等产生的势场波动和带尾态而引起的。发现了择优取向氮掺杂SnO₂薄膜源于Fabry-Pérot光学微腔干涉的角度依赖光致发光的现象,并基于Fabry-Pérot干涉论证了种子层生长可以显著地提高氮掺杂SnO₂薄膜的光学性能。在蓝宝石衬底上,利用磁控反应溅射的方法外延生长n型SnO₂薄膜,薄膜的载流子浓度和迁移率分别为2.1×10¹⁶ cm^-3和10.3 cm2/Vs,并观察到了室温下自由激子和间接带隙跃迁产生的复合发光。