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近年来,氧化物薄膜晶体管因其沟道载流子迁移率高、与柔性衬底兼容性好、能通过低温工艺大面积制备、在可见光透明等特点而引起了广泛的研究兴趣。然而,采用传统致密氧化物栅介质的薄膜晶体管通常需要较大的工作电压,这极大地限制了其在低功耗电子器件领域的应用。因此,为了制备低压驱动的高性能氧化物薄膜晶体管,寻求一种合适的新型栅介质来获得极强的栅电场调控能力并采用新型的器件结构和制备工艺正成为近年来的研究热点之一。本论文针对提高氧化物薄膜晶体管中的静电调控能力这一关键科学问题,提出了采用质子导体膜作为栅介质的新型氧化物双电层薄膜晶体管。这种质子导体膜具有极强的双电层调控能力,从而极大的降低了器件的工作电压。论文从栅介质材料、沟道材料和器件结构等方面开展研究,取得的主要成果如下：(1)采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)工艺制备了一种多孔Al2O3薄膜。测试表明,这种多孔薄膜具有高达1.4×10-4S/cm的质子电导率；电容-频率测试结果表明,该多孔膜具有典型的离子液电解质的电容频谱响应特性,在低频区能够产生高达1μF/cm2的双电层电容。同时,采用醋酸作为溶剂,配制了壳聚糖溶液,然后将壳聚糖溶液涂于衬底上烘干成膜。测试表明,制备的壳聚糖薄膜具有高达2.3×10-3S/cm的质子电导率,电容-频率测试结果表明该薄膜具有高达4μF/cm2的双电层电容。(2)在导电衬底上沉积多孔Al2O3薄膜作为栅介质,并在栅介质上采用磁控溅射技术,通过单步掩膜工艺沉积ITO薄膜作为源/漏电极,鉴于溅射技术的衍射效应,将在源漏电极之间自组装形成ITO沟道,从而获得了一种具有底栅结构的ITO薄膜晶体管。测试表明该器件的工作电压仅为2.5V。采用同样方法,进一步采用多孔SiO2/多孔Al2O3双层膜作为栅介质,研制的具有底栅结构的ITO薄膜晶体管的工作电压进一步降低至1.5V,电流开关比高达5×106,亚阈值斜率仅为85mV/decade,饱和区的场效应迁移率高达20.8cm2/Vs。(3)在导电衬底上沉积多孔Al2O3薄膜作为栅介质,在栅介质上采用磁控溅射技术获得图形化的ITO薄膜,薄膜的两端作为器件的源漏电极,从而获得了一种具有底栅结构的ITO无结薄膜晶体管。测试表明,器件的工作电压仅为2V,电流开关比高达6.9×106,亚阈值斜率仅为80mV/decade,饱和区的场效应迁移率高达26.4cm2/Vs。同时成功研制出了具有共平面栅结构的无结薄膜晶体管,器件的工作电压仅为2V,饱和区场效应迁移率为11.1cm2/Vs,亚阈值斜率为128mV/decade,电流开关比为1.1×106。(4)在导电衬底上制备壳聚糖薄膜作为栅介质,然后在栅介质上采用磁控溅射技术通过单步掩膜工艺沉积IZO源/漏电极和IZO沟道,从而成功研制出了具有底栅结构的IZO薄膜晶体管。测试表明,器件的工作电压仅为1.5V,电流开关比高达3.7×107,亚阈值斜率仅为116mV/decade,饱和区的场效应迁移率高达26.3cm2/V S。同时研制出了具有单共平面栅结构的薄膜晶体管,器件性能优异：亚阈值斜率仅为87mV/decade,电流开关比达到1.5x108,场效应迁移率高达34cm2/Vs,工作电压仅为1V。(5)对IZO/壳聚糖/IZO侧栅结构进行测试,获得了高达0.55μF/cm2的双电层电容,表明这种结构具有极强的侧向静电耦合特性。以此为基础,在纸张衬底上制备壳聚糖薄膜作为栅介质,然后采用磁控溅射单步掩膜工艺在壳聚糖薄膜上制备IZO源/漏电极、IZO自组装沟道及IZO侧栅电极,从而获得了侧栅调控的薄膜晶体管。测试表明,侧向耦合IZO薄膜晶体管的工作电压仅为1.5V,电流开关比为3.2×105,亚阈值斜率为136mV/decade,饱和区场效应迁移率为0.36cm2/Vs。进一步研究表明,器件在弯曲应力下的性能衰退很小,器件具备较好的柔性器件特性。同时,利用双侧栅的调控,在器件上实现了逻辑“与”门功能。本论文进一步制备了厚度为～16.4μm的自支撑特性的壳聚糖厚膜,并以此厚膜作为栅介质和衬底,从而研制了自支撑的IZO侧栅调控薄膜晶体管。器件具有优异的电学性能：工作电压为1V,电流开关比为105,亚阈值斜率为119mV/decade,场效应迁移率为1.2cm2/V s,界面态密度为7.7×1012cm-2,通过双栅调控,器件同样实现了逻辑“与”门操作。(6)研制了以多孔SiO2薄膜为栅介质的GaN薄膜晶体管。首先研究了不同厚度的PALE-AlN缓冲层对I-GaN生长的影响,实现了在200周期的PALE-AlN缓冲层上高质量I-GaN薄膜的生长。之后,采用这种I-GaN作为MOCVD外延的缓冲层,成功生长了弱掺杂的n-GaN。所得到n-GaN的表面粗糙度、载流子浓度和迁移率依次为0.58nm、8.2×1017cm-3和178cm2/V·s。最后,采用这种n-GaN作为沟道,制作出了以多孔SiO2薄膜为栅介质的顶栅结构薄膜晶体管。本论文采用具有质子导电特性的多孔Al2O3薄膜、壳聚糖薄膜和多孔SiO2薄膜作为栅介质,在低成本衬底上采用简单的磁控溅射单步掩膜工艺研制了一系列具有低工作电压的氧化物薄膜晶体管,器件性能优异。这种低压驱动的氧化物薄膜晶体管在低成本、低功耗及生物兼容电子和便携式电子等领域有着潜在的应用价值。