为了探究环境湿度对非晶铟镓锌氧薄膜晶体管(a-IGZO TFT)的负偏压光照(NBIS)稳定性的影响，本文使用非密闭腔室进行不同波长光照射下以及不同相对湿度下的TFT负偏压测试。介绍了a-IGZO TFT的基本结构以及实验所用I-V测试系统。测试了不同波长光照条件下a-IGZO TFT的转移特性曲线以及相同波长光照射下不同相对湿度的转移特性曲线。实验结果表明：a-IGZO TFT的转移特性曲线随着电压偏置时间的增加而发生负偏；随着光照波长的减小，器件阈值电压负漂越明显。随着相对湿度增加，a-IGZO TFT的NBIS不稳定性逐渐降低，但其电学特性发生了严重的劣化。在相对湿度为50%，光照波长为400 nm时，a-IGZO TFT的NBIS电学特性最好，其在负偏压时间为1 500 s时的阈值电压偏移为15 V。

为了降低薄膜晶体管的寄生电容, 一种新型平坦化材料被引入。单独采用反应离子刻蚀(RIE)或增强电容耦合等离子刻蚀(ECCP)模式刻蚀该平坦化层均无法获得满意的工艺效果。为此, 提出了将RIE和ECCP相结合的方法用于新型平坦化层的刻蚀。实验结果表明: 当平坦化层厚度为2.0 μm时, 先以RIE模式7 kW/20 Pa条件刻蚀1.5 μm, 再以ECCP模式5 kW+4 kW/8 Pa条件继续刻蚀平坦化层及其下方的氮化硅, 刻蚀出的过孔图形表面光滑, 氮化硅层无底切, 平坦化层孔径均值6.12 μm。本研究结果为后续采用该平坦层材料的高分辨率、低功耗产品的设计和生产打下了坚实基础。

在传统集成栅驱动电路中采用非晶InGaZnO薄膜晶体管（a-IGZO TFT）后会造成信赖性的降低, 经过分析确定原因为驱动TFT阈值电压漂移。本文提出了一种改进的集成栅驱动电路, 通过对驱动TFT栅节点电压的稳定控制, 获得了较大的驱动TFT阈值电压漂移冗余度(从原来的不到±-3 V扩大到±-9 V), 克服了a-IGZO TFT阈值电压漂移所造成的电路失效, 稳定了集成栅驱动电路并延长了液晶显示器面板的寿命。

针对非晶铟镓锌氧薄膜晶体管(a-IGZO TFT)的钼/铜源漏电极开展研究。实验证明, 单层Mo源漏电极与栅绝缘层之间的粘附性好、表面粗糙度较小、电阻率较大, 而单层Cu源漏电极与栅绝缘层之间的结合性差且Cu原子扩散问题严重、表面粗糙度较大、电阻率较小。为了实现优势互补, 我们设计了双层Mo(20 nm)/Cu(80 nm)源漏电极,并采用优化工艺制备了包含该电极结构的a-IGZO TFT。器件具有良好的电学特性, 场效应迁移率为 8.33 cm2·V-1·s-1, 阈值电压为6.0 V, 亚阈值摆幅为2.0 V/dec ,开关比为 1.3×107, 证明了双层Mo/Cu源漏电极的可行性和实用性。

非晶铟钨氧(a-IWO)薄膜晶体管(TFT)具有高迁移率和高稳定性的优点，但其适合于实际生产的制备工艺条件尚有待摸索。本文研究了退火温度对a-IWO TFT电学特性影响的基本规律和内部机理。实验结果表明，随着退火温度的升高，a-IWO TFT的场效应迁移率也相应增加，这是由于高温退火下a-IWO薄膜中氧空位含量增多并进而导致载流子浓度增加的缘故。此外，a-IWO TFT的亚阈值摆幅和阈值电压在200 ℃下退火达到最佳，我们认为主要原因在于此时a-IWO薄膜的表面粗糙度最小并形成了最佳的前沟道界面状态。

为了适应大尺寸高分辨率显示的技术需求，研究并开发用于非晶铟镓锌氧（a-IGZO）薄膜晶体管（TFT）阵列的低电阻电极非常关键。本文采用磁控溅射制备的金属银为源漏电极，设计并制作了底栅结构的 a-IGZO TFT器件。实验发现，具有单层银源漏电极的器件电学特性较差，这是因为银与a-IGZO之间不能形成良好的欧姆接触。另一方面，通过增加钛中间层而形成的Ag/Ti电极在保持低电阻的同时能够有效阻止银原子扩散并与a-IGZO形成较好的接触状态。最终制备的以Ag/Ti为源漏电极的a-IGZO TFT具有明显改善的电学特性，场效应迁移率为 1.73 cm2/V·s，亚阈值摆幅 2.8 V/(°)，开关比为2×107，由此证明了磁控溅射制备的银电极具有应用于非晶氧化物薄膜晶体管的实际潜力。

为解决非晶InGaZnO薄膜晶体管(a-IGZO TFT)因其阈值电压漂移而导致的OLED电流衰减的问题, 本文研究了基于a-IGZO TFT的有源矩阵有机发光显示(AMOLED)像素电路的阈值电压补偿问题。利用实验室制备的a-IGZO TFT器件进行参数提取后建立的SPICE仿真模型并进行仿真计算, 对电压驱动型2T1C和4T1C的像素电路进行稳定性的比较研究, 证明了4T1C电路对阈值漂移有非常好的补偿效果, 并指出增加存储电容值和驱动TFT的宽长比可有效提高OLED电流的保持能力。

非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管(a-IGZO TFT)有望在有源矩阵有机发光显示(AMOLED)像素电路中得到实际应用, 但其电压偏置效应仍会引起电路特性的不稳定。本文利用实验室制备的a-IGZO TFT器件进行参数提取并建立了SPICE仿真模型, 通过拟合得到了它的阈值电压随时间变化的方程。在此基础上, 采用SPICE软件对基于a-IGZO TFT的2T1C和3T1C两种AMOLED 像素电路的稳定性进行了比较研究, 证明3T1C电路对阈值电压偏移确实存在一定的补偿效果。最后讨论了进一步改善AMOLED像素电路稳定特性的方法和实际效果。

采用透明材料ITO和AZO为源漏电极, 在室温下利用射频磁控溅射方法制作了底栅结构的非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管。实验发现, 制备的薄膜晶体管均表现出了良好的开关特性。其中采用AZO为电极的薄膜晶体管的场效应迁移率为1.95 cm2/V·s, 开关比为4.53×105, 在正向偏压应力测试下, 阈值电压的漂移量为4.49 V。