世界光电产业不断发展，发光二极管等光电子器件中透明导电薄膜的光电性能的探究及改善一直是人们研究的重点。ITO薄膜作为研究与应用最广泛的透明导电薄膜材料，具有优越的光电性能;然而，其折射率和GaN材料的折射率不相匹配、化学性能不稳定、生产成本较高等缺点的存在致使人们不断寻求新的透明导电薄膜材料。研究表明，Nb、Ta等金属掺杂的TiO2薄膜不仅展现了可与ITO薄膜相比拟的光电特性，而且还具有许多ITO薄膜不具备的特性。不过，这些研究主要是采用脉冲激光沉积和磁控溅射等方法制备薄膜开展，关于采用电子束沉积方法制备薄膜的报道很少，而电子束沉积方法制备薄膜与LED芯片工艺能很好兼容。　　本文采用电子束沉积方法制备Nb掺杂TiO2薄膜并对其光电性能及导电机制等方面进行研究。具体研究内容如下:　　1、采用电子束沉积方法制备Nb掺杂TiO2薄膜，并在H2气氛中进行不同温度退火处理。结果发现:薄膜为锐钛矿相TiO2晶体结构;退火温度的升高使得薄膜晶粒变得大而均匀，呈现出更好的微晶结构，薄膜氧空位的浓度增多;薄膜在380～780 nm的波长范围内的平均透射率在65～79％之间，不同温度退火对于薄膜的透射率影响不明显;随着退火温度的升高，薄膜导电性明显改善，电阻率最低降至1.84×10-3Ω·cm左右。改善的导电性能可能与H2退火处理改善晶体质量和氧空位形成及H原子掺杂有关。　　2、为了进一步探讨氧空位和H原子掺杂对Nb掺杂TiO2薄膜导电性能改善的能力，分别在O2、 N2、 H2等气氛中对薄膜进行退火处理。结果发现:薄膜均为锐钛矿相TiO2晶体结构，不同气氛退火处理均导致薄膜晶体质量改善，其中，H2退火使得薄膜的结晶度变得最好;采用O2退火后的薄膜几乎不导电，H2退火处理的薄膜导电性能优于N2退火处理的薄膜导电性能;N2退火处理和H2退火处理虽然都改善晶体质量和形成了氧空位，但是H2退火处理还能实现对薄膜的H原子n型掺杂从而进一步提高载流子浓度。　　3、采用Materials Studio软件对锐钛矿相TiO2及Nb掺杂TiO2、含Vo的Nb掺杂TiO2以及Nb、H共掺杂掺杂TiO2等体系进行基于第一性原理的数值分析。结果发现:锐钛矿TiO2是间接带隙半导体，价带主要由O的2p轨道电子组成，导带主要由Ti的3d轨道电子组成，Ti-O键以离子键与共价键的方式存在;Nb原子的掺杂使得TiO2费米能级进入导带形成简并半导体，由d轨道电子参与导电。氧空位的引入使得费米能级更深入导带，Ti的3d态在导带底附近与Vo态杂化后形成了中间能级，导致电子更容易进入导带参与导电。H原子掺杂使得费米能级进入导带的深度比未掺杂H原子时要大，说明H原子的掺杂使得Nb掺杂TiO2参与导电的电子数增多;H原子与O原子结合，形成O-H键，释放了更多附近Ti原子的电子。该数值分析结果与实验结果相一致，说明H2退火处理除了改善晶体质量外，还实现了对薄膜的H原子n型掺杂。