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近年来,金属氧化物半导体薄膜晶体管(TFTs)在大尺寸、高分辨率、高帧率、全透明柔性平板显示器中被广泛使用。如今常见的有源矩阵液晶显示器(AMLCD)主要采用非晶硅薄膜晶体管。而非晶硅TFTs的迁移率低,已无法满足有源矩阵有机发光二极管显示(AMOLED)。金属氧化物半导体TFTs具有远高于非晶硅TFTs的迁移率,制备温度低,可见光波段透明度高等特点,有望在未来实现全透明的柔性可穿戴显示技术。InGaZnO作为最受关注的氧化物半导体目前已经广泛应用于显示领域。但是由于In元素的储量十分有限,且InGaZnO TFTs的专利被日韩垄断,开发新的金属氧化物半导体材料对于中国学者具有十分重要的意义。基于以上的考虑,本文主要围绕ZnSnO基氧化物半导体展开。一方面,利用脉冲激光沉积法制备ZnSnO TFTs器件,研究了氧空位浓度对器件电学性能的影响,并在此基础上,提出新型隧道接触TFTs器件结构,研究隧穿层对TFTs器件电学性能的影响;另一方面,以Ge掺杂ZnSnO薄膜作为功能层,制备电容型记忆存储器,初步探索ZnSnO基材料的阻变特性。全文主要内容如下:1.利用脉冲激光沉积技术,在不同氧压下制备ZnSnO薄膜及TFTs器件,研究了氧压、氧空位和TFTs器件电学性能的关系。ZnSnO薄膜中氧空位的相对浓度随着氧压的提高先降低后升高。对TFTs的电学性能测试,发现阈值电压、亚阈值摆幅、陷阱态密度均随着氧空位浓度的增加而增加,而迁移率则受氧空位与浅能级氧空位浓度影响,在6Pa氧压下制备的ZnSnO TFTs器件迁移率达到最大值23.6 cm2V-1s-1,开关比106,阈值电压-1.5 V,亚阈值摆幅0.65 V/decade。2.在底栅型ZnSnO TFT的基础上,本文重新设计器件结构,在源、漏极与沟道层之间利用原子层沉积生长Al2O3隧穿层,通过控制ALD生长周期,调控隧穿层厚度。当氧化铝层厚度在2 nm左右时,器件的阈值电压由负转变为正,且迁移率没有大幅度降低,明显高于氧空位抑制剂掺杂的ZnSnO基TFT器件。3.利用脉冲激光沉积制备Ge掺杂ZnSnO薄膜,以ITO和铝分别作为底电极和顶电极,制备ZnGeSnO记忆存储器,并对器件进行了电学测试。发现初始状态的ZnGeSnO为低阻态,通过改变顶电极的电压大小和方向可以使器件在高阻态与低阻态之间转变。对ZnSnO基氧化物薄膜在记忆存储器中的应用做了初步的探索。