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随着电子信息技术的迅猛发展,人们对视觉品质的追求越来越高,新的显示技术层出不穷。薄膜晶体管(Thin-film transistor,TFT)作为当前主流显示技术有源矩阵驱动电路中的核心元件,是推动显示技术进一步发展的关键要素。近年来,非晶氧化物半导体薄膜晶体管(AOS-TFT)由于其具有迁移率高、可见光区透明、稳定性好、可低温制备等优势受到广泛关注,被认为是最具发展潜力的下一代TFT技术。然而,目前对于非晶氧化物半导体(AOS)材料的导电机制仍然众说纷纭,有待进一步的研究。基于此,本论文利用基于密度泛函理论的第一性原理的方法,首次提出对Mg Sn Al O(MTAO)系复合金属氧化物半导体材料的电子性能进行理论探索。本文所开展的研究工作和结果主要包括以下几个方面:1.采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法,研究了本征态正尖晶石型Mg Al2O4和Mg2Sn O4的几何结构和电子结构(能带结构、态密度分布、Mulliken布居分布以及差分电荷密度),并通过与其他相关文献的结果进行对比,验证了本文计算结果的可靠性。2.研究了Sn以不同浓度替位掺杂Mg Al2O4形成的MTAO体系的几何结构和电子结构。计算结果表明:随着掺杂浓度的增加,Sn对体系性能的影响逐渐增强。无论Sn替位Mg还是Al,均会使得晶胞的晶格常数变大,但整体依然是尖晶石结构。Sn替位掺杂后其能带结构和态密度分布整体向低能态的方向移动,并在禁带中央引入一条由Sn-5s态构成的施主杂质能级,但该能级属于深能级,容易成为电子-空穴对的复合中心。此外,Sn替位掺杂Mg Al2O4后导带部分电子局域性减弱,但导带底电子有效质量增大,载流子迁移率降低。因此,Sn替位掺杂Mg Al2O4形成的MTAO体系依然保持较好的绝缘性能,同时也说明Mg Al2O4不易受Sn杂质的影响,可考虑作为MTAO-TFT的绝缘层。3.研究了Al以不同浓度替位掺杂Mg2SnO4形成的MTAO体系的几何结构和电子结构。计算结果表明:在Mg2Sn O4中替位掺入Al杂质会使得晶胞晶格常数变小,但整体依然是尖晶石结构。AlSn结构的能带结构和态密度分布整体相对费米能级略有下降,禁带宽度略有增大,但随着Al杂质浓度的增加,价带顶逐渐向费米能级靠近。此外,Al替位Sn后价带顶和导带底的电子局域性减弱,且Al-O形成较强的共价键,有利于电子的转移。AlMg结构的能带结构和态密度分布整体向低能态方向移动,且费米能级进入导带,表现出典型的n型导电特性,在Al-3p态的作用下导带部分电子局域性减弱,容易形成导电通道。总的来说,Al替位掺杂Mg2Sn O4形成的MTAO体系有望获得良好的导电性能,可考虑作为MTAO-TFT的有源层。