近年来颇受瞩目的非晶氧化物半导体(AOS)薄膜晶体管，相对传统的非晶硅TFT和LTPS TFT，它的迁移率可达10cm2/Vs，并且由于其本身就是非晶态的，大面积均匀性好，具有良好的产业化前景。而溶液法制备的非晶氧化物TFT工艺相对简单，成分易于控制，且不需要昂贵的真空设备，是一种良好的低成本工艺。但是，器件的稳定性仍然是制约其应用的关键因素。　　 本文第二章对溅射法a-IGZO TFT的测试表明，其高达23.7cm2/Vs的场效应迁移率，零伏左右的阈值电压，108量级的开关比满足了高分辨率大尺寸AMLCD和AMOLED面板的驱动要求。另外，测试表明沟道长度一定范围的减小有利于改善器件的电学特性，但是宽长比为100/5μm无背沟保护层的器件在电应力实验中性能明显衰退，且出现了明显的驼峰效应。驼峰效应严重影响了器件在亚阈值区的特性，造成器件进入饱和的工作电流不稳定，可见沟长的减小是要受到限制的。　　 本文的第三章从物理机制层面全面分析与讨论了AOS TFT的稳定性问题，包括电应力、热应力、光应力以及环境气氛的作用，找出了影响稳定性的关键因素。电应力主要造成转移曲线的整体推移，其机理可能与栅绝缘层/半导体层界面处的陷阱数目有关，降低此界面处的缺陷态密度，将有利于减少固定负电荷数目从而改善电稳定性。热稳定性主要影响着器件进入关态的性能，其机理可能与沟道热激发效应有关，控制半导体内缺陷态数目对优化热稳定性相当重要。光稳定性主要影响着器件工作电流达到饱和的能力，其机理可能与光生效应有关，良好的界面状态和钝化的沟道陷阱能有效减少被激发的载流子数目，从而改善光稳定性。背沟道保护层的存在能有效阻止空气中的水汽、氧气与半导体层的作用，吸收紫外光，对于改善电、热、光稳定性以及避免驼峰效应都有重要意义。　　 无论是电、热、光应力还是环境气氛的影响，归根结底由半导体内部陷阱数目和栅绝缘层与沟道层界面悬挂键数目决定，二者是稳定性的关键因素，而氧空位是AOS TFT中最重要的缺陷态。因此，第四章分别从AOS材料和高质量栅绝缘层两个方面入手，以期找到改善稳定性的方法。　　 通过对溶胶凝胶(sol-gel)法热处理过程的化学反应分析发现，200-300℃是缩合反应形成M-O-M键的阶段，是氧空位产生的主要时期。从XPS谱图看出，当掺入重金属原子时，重金属原子有削减氧空位数目的作用，这种抑制作用主要由重金属阳离子的电负性和带隙宽度决定。但是重金属原子对载流子的传输有阻碍效果，而溶液法可以严格控制组分比例来控制重金属原子的含量从而解决这一问题。最终，我们采用sol-gel法成功制备了迁移率为2.14cm2/Vs，方块电阻为9.19×104Ω/□的a-ZrInZnO半导体材料。证明溶液法是制备高稳定性、良好电学性能、低成本的氧化物TFT基板的可用技术。　　 此外，通过实验分析，阳极氧化法制备的氧化铝电介质材料由于存在极厚的多孔层，电绝缘性变得很差，为探索高质量栅绝缘层，本文采用了两种可替代工艺及材料。原子层沉积法制备的氧化铝薄膜结构致密，且测得介电常数为15，体现了高质量和高电介质性；sol-gel法制备的氧化锆与AOS沟道有良好的结合性，且薄膜介电常数为23，拥有高的电绝缘性能。所以，以上两种方法是实现低界面缺陷态数目、优越稳定性能的AOS TFT的可用方案。