在所有金属氧化物半导体中,SnO₂是一种典型的宽带隙半导体,具有丰富的纳米结构。SnO₂是n型半导体,其n型导电是由于在金红石四方结构中存在大量氧空位。SnO₂在300K时具有3.6eV的直接带隙。SnO₂的高导电和高透明特性使其成为在微电子、光电子和自旋电子器件等应用领域的理想候选材料。人们对SnO₂纳米晶材料日益增长的研究兴趣在于其大的表面体积比和量子限制效应。改变材料性质的方法之一是掺杂。引入合适的掺杂剂将导致微结构和缺陷化学的改变,从而引起电、光和磁性质的变化。直流（AC）测量是研究材料动态特性（电导、电容和介电损耗）的重要手段,可提供在相对低电导率时材料内部的全部信息并且帮助区分局域和自由带传导。高的缺陷密度（如氧空位）可导致SnO₂纳米颗粒的缺陷态光致发光强度增强,并使其磁性也得以增强。本学位论文包括了SnO₂基稀磁半导体纳米结构材料的合成和表征,研究了SnO₂纳米颗粒的结构、光学、电学和磁学性能。本学位论文中,所有的SnO₂基纳米颗粒均由化学共沉淀法制备。在未掺杂和掺杂SnO₂纳米颗粒中,颗粒尺寸均随着烧结温度的升高而长大,同时晶粒生长增强,结晶性能提高。在低的烧结温度下,这些纳米颗粒处于贫氧态,存在大量的氧空位。随着烧结温度增加,氧含量增加,Sn²⁺向完全氧化态Sn⁴⁺转变,因而晶体质量得以提升。在低的烧结温度下,可见光区域的发光强度得以增强,这是由于存在大量的缺陷密度；随着烧结温度的提高,缺陷密度降低,颗粒尺寸长大,可见光发光强度降低。所有SnO₂纳米颗粒的禁带宽度均大于体材料的禁带宽度（3.6eV）,并且随着烧结温度的增加略微增加,这与烧结温度有关。在低烧结温度下获得的小尺寸纳米颗粒中,存在大量的晶界和氧空位,具有更好的介电性能。随着烧结温度的增加,介电常数降低,这是由于在大尺寸下,随着低电导率的晶界数量降低和氧空位减少,电极性降低。在高频区域,我们观察到介电离散特性、松弛峰和电导率的增加。这种离散特性和电导率的增强,主要是由于麦克斯韦-瓦格纳界面极化和电荷载体在Sn²⁺/Sn⁴⁺之间的跳跃。同时,高烧结温度下电导率的增加也归因于具有较高导电率的晶粒长大的结果,这使低导电率的晶界所占的比重降低。随着烧结温度的增加,室温铁磁性得以增强,饱和磁化强度降低,这是由于在高温下氧空位降低引起的。在Zn掺杂SnO₂纳米颗粒中,随着掺杂浓度的提高,不仅颗粒尺寸减小,而且氧含量降低,这说明小尺寸纳米颗粒中含有更多的氧空位。Zn²⁺掺入SnO₂晶格取代Sn⁴⁺格位,同时伴随氧空位产生。随着Zn掺入量的增加,会产生大量的氧缺陷,因而可见光区域的发光得到增强。所有掺杂SnO₂纳米颗粒的光学带宽均大于SnO₂体材料的禁带宽度（3.6eV）。带宽的增加主要是由于更小的颗粒尺寸和Burstein-Moss （BM）效应。随着Zn含量的增加,介电性能得以提升,这主要是由于存在大量的氧空位,而且在小尺寸的纳米颗粒中低导电率的晶界所占的比重增加。在高频区域电导率的突然增加和介电离散行为主要是由于电荷密度的增加和跃迁过程的增强。在（Zn,Co）共掺杂SnO₂和（Zn,Cu）共掺杂SnO₂纳米颗粒中,Zn²⁺、Co2-、Cu²⁺杂质的掺入引起了氧空位的增加。随着掺杂浓度的增加,颗粒尺寸变小,氧含量降低,因而存在大量的氧空位缺陷。SnO₂纳米颗粒的光学带宽高于体材料的禁带宽度（3.6eV）,这与小尺寸的限制效应和掺杂浓度的增加有关。本文中观察到的带宽增加主要是由于小尺寸和BM效应引起的。随着掺杂浓度的增加,颗粒尺寸减小,氧空位浓度增加,可见光发光增强。在小尺寸纳米颗粒中,有大量的低电导率的晶界,介电常数和松弛峰增强。在高频下的电荷密度和跃迁过程的增强可引起电导率的突然增加。随着掺杂浓度的增加,观察到室温铁磁特性,且饱和磁化强度增加,这主要是氧空位增加引起的。本文制备的SnO₂纳米颗粒,具有较好的介电常数,电导率、可见光发光和室温铁磁性,这些特性使其在微电子、光电子和自旋电子器件中有很大的应用潜力。