二氧化锡(SnO2)是一种典型的宽禁带半导体和优秀的导电材料,气敏性好,对可见光有良好的通透性,因此在透明导电电极,气体传感器等方面被广泛应用,由于其在光电器件领域的潜在应用价值而成为备受关注的研究热点。近年来,关于SnO2的报道大部分都集中在制备、掺杂以及常规条件下的物性研究等方面,而有关SnO2在特殊极端条件下的物性研究较少。基于这样的原因,我们利用金刚石对顶砧技术对SnO2在高压下的电输运性质进行了系统研究。采用高压原位测量技术并结合金刚石对顶砧装置(DAC),对SnO2进行了高压同步辐射X光衍射实验,直流电阻率测试,交流阻抗谱测量,最后结合理论计算方法,系统地研究了高压下SnO2的电输运性质和结构变化,分析了其中的微观机制。主要研究结果如下:一、通过高压同步辐射X光衍射实验我们得到了SnO2在高压下的结构信息。在加压过程中发现,所有的衍射峰随压力增大而向高角度平移且峰强减弱。在13GPa和19.2GPa处出现新的衍射峰,说明SnO2发生压致结构相变,由初始的金红石结构转变为CaCl2结构,最后转变为黄铁矿结构。二、通过观察高压下电阻率随压力的变化关系,发现SnO2的电阻率分别在10.6GPa、13.6GPa和18.5GPa处发生不连续变化。这种不连续变化分别对应了SnO2由金红石结构转变为CaCl2结构,又因为样品腔内非静水压导致部分CaCl2结构转变为α-PbO2结构,最后在18.5GPa处都转变为黄铁矿结构。三、通过高压下SnO2的交流阻抗谱分析,发现SnO2中晶粒传导起主要贡献,且晶粒电阻随压力的增加呈下降趋势。四、SnO2的第一性原理计算表明,在整个加压过程中,SnO2始终为直接带隙半导体。带隙随压力增大而增大。SnO2的态密度分布图表明,价带主要由Sn原子的5p态、4d态及O原子的2p态,O原子的2p态起主要作用,导带则主要被Sn原子的5s态和O原子的2p态占据。在金红石结构、CaCl2结构及黄铁矿结构中,其态密度分布情况变化很小,说明SnO2发生结构相变对电子态密度影响很小。综上所述,我们利用金刚石对顶砧技术和电学测量方法,研究了SnO2的电输运行为随压力的变化,并通过X光衍射和理论计算,对高压下SnO2结构变化及微观机制展开了深入的解析。