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薄膜晶体管(Thin-Film Transistor，TFT)是平板显示技术的核心器件，显示屏幕中的每一个像素都依赖TFT的控制和驱动。随着移动互联“5G”及高清智能(8K)的变革性发展，新一代电子产品对TFT器件的输运性能和稳定性提出了更高的要求。低温多晶硅(LTPS)TFT因存在加工温度高、均匀性差等问题，不能应用于大尺寸显示，这些问题的存在严重制约着大尺寸显示的发展。近些年，铟镓锌氧(IGZO)薄膜晶体管的出现受到了人们的广泛关注，主要归因于它制备温度低、均一性好、透过率高等特点。然而，在实际应用中氧化物TFT存在明显的器件输运性能偏低、功耗过大、光电稳定性差、可靠性低等“瓶颈”问题，在视觉体验要求更高的显示领域尚无法取代LTPS。如何通过操控载流子的积累和耗尽行为大幅度协同提升氧化物薄膜晶体管器件的输运性能和光电稳定性已成为平板显示产业迫切需要解决的核心科学问题。 采用超高真空射频磁控溅射技术，分别制备出一系列不同O2∶Ar比的IGZO薄膜，并对制备出的IGZO薄膜进行一系列表征。在可见光范围内，不同氧氩比条件下制备出的IGZO薄膜透光率都达到了80％以上;当O2∶Ar=1.11∶10时，制备出的IGZO薄膜的光学禁带宽度可以达到3.47eV;通过TEM观察表明制备出的IGZO薄膜是非晶结构。基于IGZO薄膜的氧分压调控实现了电子浓度从1.1×1011到5.0×1019cm-3的大幅度变化，合成出了电子浓度最低值（1.1×1011cm-3）的IGZO薄膜，在商业热氧化SiO2/Si衬底上构建了关闭电流低至1×10-14A，开关比＞1010的高性能IGZO TFT器件。 溅射合成了三明治结构的Al2O3/HfO2/Al2O3介电膜，不同厚度Al2O3钝化层的IGZO TFT器件转移曲线结果对比表明:厚度为2nm的Al2O3基本可以完全钝化介电层HfO2里面的体缺陷，成功抑制了纯HfO2介电膜构建的IGZO TFT器件出现的滞回现象，为构建其它材料体系超高性能TFT器件提供了可靠的介电膜设计方案。 以三明治结构Al2O3/HfO2/Al2O3为介电层，在IGZO薄膜的前沟道处通过间歇调控氧分压合成(0.8nm，1019/cm3)｜(99.2nm，1011/cm3)梯度无结型IGZO沟道层，制备出的IGZO薄膜晶体管的开电流可以达到2.1mA，迁移率提升到80.23cm2/V·s，开关电流比达到1.1×109，亚阈值摆幅90.6mV/dec（接近于理想Si MOSFET59.2mV/dec)。输运性能分析表明，人为引入的高Ne(≥1019cm-3)IGZO梯度膜使器件的饱和电流得到增加，实现了载流子的无阻碍完全耗尽，协同提升了TFT器件的输运性能。 在IGZO薄膜背沟道通过间歇调控氮分压合成了梯度掺杂(20nmIGZO∶N｜80nm IGZO)的TFT器件，分析结果显示该器件的亚阈值摆幅为105.6mV/dec;并对该器件进行正偏压和负偏压光应力稳定性测试，阈值电压偏移量很小分别为0.69V、1.1V，证明器件的稳定性得到了提升。 通过间歇调控氧分压和氮分压合成了IGZO(0.8nm，1019/cm3)｜IGZO(79.2nm，1011/cm3)｜IGZO∶N(20nm，1011/cm3)无结型沟道层，构建了输运性能与光电稳定性协同提升的超高性能IGZO TFT器件。迁移率为88.19cm2/V·s，开关电流比为1.4×109，负偏压光照应力稳定性测试发现阈值电压的偏移仅为0.9V，表现出良好的光电稳定性;并且对大功率的发光二极管阵列来说具有强大的电流控制能力，可以完全满足商用OLED显示的需求。