IGZO-TFTs在显示技术领域扮演重要角色,具有高迁移率、高开关电流比、均匀性和稳定性好等优点,能够制备大面积、高分辨率、高刷新率以及低功耗的显示面板。随着柔性显示技术的发展,IGZO材料具备了更广阔的应用前景。但是IGZO-TFTs在应力作用下弯曲时会出现阈值电压漂移的现象,导致器件性能退化,实验表明应力作用导致IGZO材料产生了氧空位缺陷,影响了器件性能,但其具体的物理机制尚不明确。基于密度泛函理论的第一性原理计算在计算材料学中有着极其重要的应用,本文利用第一性原理计算从理论上论证了应力作用导致IGZO材料性能变化的机理及规律。为了获得更可靠的计算结果,基于氧化锌材料对计算算法进行了研究,将本文创新的shell-LDA/GGA+U-1/2算法与一些已有的方法进行了比较,由于其具有更合理、准确且高效的优点成为了本文的主要计算方法。IGZO材料会因为化学配比不同有多种构型,经过分析讨论将具有3.29 eV带隙计算值的原子交错结构InGaZnO₄作为本文研究的基本结构。同时,验证了氧空位缺陷在n型-InGaZnO₄中作为电子载流子的主要施主,对材料性能有着显著的影响。通过第一性原理分子动力学构建了非晶InGaZnO₄,发现非晶结构带隙值降低为2.45 eV,和实验现象符合。计算出的氧空位缺陷非晶InGaZnO₄缺陷能级与导带合并,杂质完全电离。对晶体InGaZnO₄、氧空位缺陷InGaZnO₄晶体以及InGaZnO₄非晶结构进行应力作用下的研究,将晶体c、b轴向的各向异性考虑进去,分析了带隙值、杂质电离能以及载流子迁移率,总的来看:不考虑其他因素影响时,张应力作用下IGZO-TFTs阈值电压会明显下降,阈值电压摆幅会显著增大,和实验现象一致;压应力下IGZO-TFTs阈值电压会有所增大,阈值电压摆幅会减小,和实验现象不符。但是本文的研究表明,InGaZnO₄从无缺陷结构转变为氧空位缺陷结构时,载流子浓度会明显增加,载流子迁移率大大降低,如果把“应力作用导致IGZO晶体产生氧空位缺陷”这个实验结论与本文计算结果结合,不仅印证了压应力作用下出现的阈值电压减小、阈值电压摆幅增大的实验现象,还很好的解释了令人困惑的压应力下变化量没有张应力作用时显著的现象。这些结论使得本文的研究工作具有很大参考价值。