随着有源显示技术的大规模商业化以及柔性电子器件的兴起,薄膜晶体管TFT作为重要的开关器件,其结构设计、材料选择、电学性能改善等成为研究人员不断探索的领域。而综合考虑迁移率、稳定性、制备温度、制作成本、可弯折性等因素,相比于多晶硅、氢化非晶硅、有机半导体材料等,氧化物半导体材料是目前具有良好应用前景的一类TFT沟道材料。而在氧化物半导体家族中,非晶态氧化物半导体具有接近室温的制备温度以及由于不含有晶界而具有良好均一性的优势。其中,非晶态铟镓锌氧化物（IGZO）以其高迁移率、良好的均一性、柔性透明以及易弯折性而尤其具有潜力。TFT器件的亚阈值电压摆幅（SS）是衡量开关状态切换速度的重要指标,SS的值越小表示TFT器件在开态关态之间的切换速度越快。然而,目前采用氧化物栅结构的IGZO TFT均具有100 mV/decade以上的SS值,使用电解质栅的IGZOTFT也具有接近100 mV/decade的SS值,较之硅基场效应晶体管的70～100 mV/decade以及二维材料TFT的约60 mV/decade的SS有较大差距。为了降低IGZO TFT器件中的SS值,我们设计并制备了沟道材料为非晶态IGZO的顶栅交错型TFT器件。通过光刻的图形化方法辅以薄膜沉积技术包括射频磁控溅射、电子束蒸发、原子层气相沉积等工艺实现了基于IGZO沟道的TFT器件制备。从栅介质材料、沟道迁移率以及器件结构的角度出发,我们探究了降低IGZO TFF器件中SS值的方法。此外,为了获得更大的栅介质介电常数,通过理论推导与数值模拟探索了界面极化中的介电增强效应。综上所述,本文得出以下结论:1)射频溅射生长IGZO薄膜时采用了功率150 W、压强0.5 Pa、生长时间20 min、气氛比Ar:O2=30:1的生长参数。XPS测试结果表明IGZO薄膜的各元素组分比为In:Ga:Zn:O=1:0.98:0.55:2.91;椭偏仪测试结果表明IGZO薄膜的厚度为112nm;XRD测试结果表明IGZO薄膜在400℃以下的退火温度条件下为非晶态,非晶态到晶态的退火转变温度在400至500℃。2)通过测试TFT器件的输出特性曲线和转移特性曲线,计算出SS、迁移率、阈值电压等参数。通过对比不同沟道长宽比W/L的TFT器件的SS,得出SS与沟道宽长比W/L无关。而SS与沟道材料的迁移率具有相关性:在射频溅射生长IGZO薄膜的过程中采用了三种不同的氧气分压,当采用较小的氧气分压3.2%时,得到了 TFT器件的迁移率μ较大,为9.78 cm2/（V·s）,进而获得了较小的SS值103 mV/decade。3)使用优化条件生长IGZO薄膜,并使用不同的材料作为TFT的栅介质。其中SiO2栅介质TFT的SS值为136 mV/decade,A12O3栅介质TFT的SS值为103 mV/decade,离子液体栅介质TFT的SS值为67mV/decade。使用离子液体作为栅介质材料显著地降低了 IGZO TFT器件的SS值,接近二维材料TFT的SS值。SiO2、A12O3、离子液体的介电常数依次递增,而使用SiO2、A12O3、离子液体作为栅介质的IGZO TFT的SS值依次递减。4)为了获得更大的栅介质介电常数,本文在理论上采用了界面极化中的Maxwell-Wagner模型。通过进一步的数值模拟,证实了在构建的二元体系中,如氧化物叠层,通过调节某一组元的电阻率来获得介电常数增强的效应。因此,可以使用该方法获得较大介电常数的栅介质层。