薄膜晶体管（Thin-Film Transistor,TFT）是液晶显示器和有源矩阵有机发光二极管显示器面板上成千上万个像素点的核心控制单元。相比于非晶硅和低温多晶硅,InGaZnO（IGZO）材料具有可低温制备、沟道漏电流小和透光率高等优点,因此引起了科研人员的广泛关注。然而,如何协同提高IGZO TFT器件的电学性能和光电稳定性仍然是一个亟需解决的问题。首先,本文通过射频磁控溅射的方法在不同氧氩比气氛中制备了一系列IGZO薄膜。在可见光范围内,薄膜的平均透光率都在80%以上。薄膜的光学禁带宽度随氧氩比的增加而增大,在氧氩比为1.11:10时取得最大值。随着氧氩比的增加,IGZO薄膜的电阻率从10^-2Ω·cm增加到了10⁵Ω·cm,载流子浓度则从10¹⁹cm^-3降到了10¹¹ cm^-3。当氧氩比为1.11:10时,薄膜中的载流子浓度最低。此外,还制备了不同氧氩比的IGZO薄膜晶体管。结果表明氧氩比为1.11:10时器件的性能最好,由此确定了最合适的氧氩比。在最优氧氩比的基础上,选择介电常数比较高的氧化铪作为器件的绝缘层材料,并且用原子层沉积法制备绝缘层。制备了不同氧化铪厚度的IGZO TFT,测试结果表明氧化铪厚度为200 nm时器件的性能最好。由于氧化铪薄膜中的缺陷浓度比较高,在氧化铪绝缘层的上下界面处均引入了2 nm厚的氧化铝钝化层,结果表明引入氧化铝钝化层之后器件的性能明显提高。为了选出合适的电极材料,制备了电极材料分别为Al、ITO和Ti的IGZO TFT,对比之后发现Al是最合适的电极材料。为了提高IGZO TFT的光电偏压应力稳定性,在IGZO薄膜的制备过程中同时通入氮气,分析了不同氮气流量时器件的电学性能和稳定性。结果表明,随着氮气流量的增加,器件的电学性能不断降低,而稳定性则是先变好后变差。当氮气流量为0.3 sccm时,IGZO TFT在10800 s的正偏压（Positive Bias Stress,PBS）和负偏压光照（Negative Bias Illumination Stress,NBIS）测试后阈值电压的偏移量最小,说明器件的稳定最好。这个结果表明适量的氮掺杂能够提高IGZO TFT的稳定性。为了弥补掺氮之后器件电学性能的降低,在前沟道引入了一层超薄的高载流子浓度层（即在纯氩气氛中制备的IGZO薄膜）,通过调控溅射气体制备出了梯度结构的IGZO/IGZO:N TFT。测试结果表明,当高载流子浓度层的厚度为1.5 nm时,器件的电学性能明显提高,饱和迁移率为93.58 cm²/Vs,阈值电压为0.38 V,开关电流比为1.67×10⁹,亚阈值摆幅为73.76 m V/dec。此时IGZO TFT在10800 s的PBS和NBIS测试后阈值电压的偏移量分别为+0.1 V和-0.21 V。以上结果说明梯度掺氮结构能够协同提高IGZO TFT的电学性能和稳定性。本文中同时制备了双沟道层IGZO/IGZO:N（1.5 nm/98.5 nm）TFT,测试发现其电学性能和稳定性较梯度结构器件变差。梯度掺氮器件性能的协同提高归因于梯度IGZO沟道层内氧空位浓度和分布的良好控制。前沟道区域的氧空位浓度比较高,会使电子载流子浓度增加几个数量级;同时,界面的消除又能够确保电子的完全耗尽。此外,氮掺杂减少了沟道层内的氧空位,从而抑制了缺陷对电子和光生空穴的捕获。我们的研究表明,梯度沟道掺杂是一种协同提高氧化物薄膜晶体管电学性能和光电稳定性的可行方法。这种方法操作简单、成本低廉,有望在未来的工业生产中广泛应用。