随着显示技术朝大尺寸、超高分辨以及柔性可穿戴方向的快速发展,开发出低成本高性能薄膜晶体管（TFT）驱动背板技术十分关键。金属氧化物半导体由于具有较高的迁移率、高透明度、良好的均匀性和低温制备工艺等优点,被认为是新一代显示背板驱动技术。随着科技的进步与发展,功能各异的电子产品大量融入到了人们生活的方方面面。与此同时,也产生了大量的电子垃圾,给人类的健康和生活环境造成巨大的威胁和挑战。因此,开发出一种低成本且环保型的氧化物TFT是十分必要的,对推动显示技术发展具有重要的意义。氧化锡（SnO2）由于无毒、价格便宜、化学稳定性高等特点,是一种低成本环保型半导体薄膜。但其内部含有较高的载流子浓度,很难获得较好的TFT器件性能。本论文以SnO2为基础,通过理论计算、成分比例、界面工程和制备工艺等优化,设计并开发出低成本且环保型SnO2基半导体薄膜及器件;也对溶液法制备SnO2基薄膜进行探索。主要研究成果如下:（1）本论文选择低成本、无毒的Si元素掺杂来调控其载流子浓度。通过第一性原理计算和磁控溅射制备对Si掺杂SnO2（SiSnO）材料体系进行研究。从理论计算结果可知,SiSnO的导带底由Sn5s和Si3s态构成,价带顶由O2p态构成。随着Si掺杂浓度增加,Si原子能够增大SnO2薄膜的禁带宽度,并提高SnO2在红外光谱和可见光范围内的透光率,这可能是由于Si3s的引入使得导带底朝高能级方向移动造成的。此外,Si原子与O原子可以形成Si-O共价键,减小电子损失数量,有利于降低SnO2的载流子浓度。从实验结果可知,随着Si掺杂浓度增加,Si元素能够提高SnO2薄膜的光学带隙和抑制SnO2薄膜的载流子浓度,与理论计算的结果相近似。同时,以SiSnO薄膜作为有源层制备TFT器件,实现良好的“开关”特性,表明我们成功设计和制备出一种新型SiSnO半导体材料。（2）本论文提出从优化电极材料和改善半导体层与电极接触界面两方面进行研究来降低接触电阻,实现半导体层与电极形成欧姆接触。对于电极材料,研究对比ITO、Ti和Mo三种电极对SiSnO TFT器件电学性能的影响,发现Ti电极与SiSnO薄膜形成非欧姆接触,导致器件性能恶化;而ITO电极和Mo电极由于与SiSnO薄膜形成欧姆接触,获得较好的器件性能。考虑到柔性可穿戴显示应用,金属电极由于具有较好的柔韧性,本论文进一步对Mo电极与SiSnO薄膜的接触特性深入研究。针对Mo电极和SiSnO薄膜界面扩散的问题,本论文提出一种诱导自钝化界面改善扩散问题的方法。通过300℃空气热退火处理使得SiSnO薄膜表面形成富氧层,诱导在SiSnO/Mo界面处形成新生界面层,实现欧姆接触,从而提升载流子输运效率,改善器件性能。器件饱和迁移率为6.78 cm~2/V s,电流开关比为5.99×10~6,亚阈值摆幅为0.82 V/decade。（3）本文提出采用高致密度的钝化层来隔绝空气中水、氧分子的吸附,消除背沟道表面光刻胶残留,从而获得良好的器件性能。器件的饱和迁移率为4.2 cm~2/V s,电流开关比为6.94×10~9,亚阈值摆幅为0.23 V/decade。在正、负偏压条件下,阈值电压分别漂移1.42 V和-1.48 V。为了促进器件的实际应用,研究了SiSnO TFT在不同偏压应力条件（栅极偏压、漏极偏压和光照）下的稳定性,探究造成器件不稳定性的内在机制。在栅极偏压条件下,器件的不稳定性主要是由电荷捕获机制导致的;在漏极偏压应力条件下,漏电压会诱导生成的侧向电场导致电子从电极注入到半导体层中;在光照条件下,半导体内部中性氧空位会向离子化的氧空位转变产生光生载流子。（4）为了适应柔性可穿戴显示技术发展的需求,本论文探究SiSnO TFT柔性化的可行性。在第三章研究工作的基础上,本论文选用聚酰亚胺薄膜作为柔性衬底,与SiSnO TFT制备工艺相兼容,成功制备出柔性SiSnO TFT,表明SiSnO TFT在柔性电子器件应用具有巨大的潜力。为了拓宽柔性SiSnO TFT的应用,本文提出利用氧分压调控SiSnO薄膜内部缺陷态密度,获得高质量SiSnO薄膜,使得器件无需经过退火处理就可实现良好的电学性能。在氧分压为0.18 mtorr条件下,柔性SiSnO TFT的饱和迁移率高达7.59cm~2/Vs,电流开关比为1.59×10~7,亚阈值摆幅为1.46 V/decade。（5）本文提出采用溶胶-凝胶法研究制备SnO2基薄膜,有效地降低制备成本,为未来印刷薄膜制备技术打下前期基础。本文探究了基板前处理、转速和退火温度对SnO2薄膜形貌及性能的影响。在基板经过氧气等离子处理、低转速+高转速旋涂和高温热退火处理条件下,获得光滑平整高质量的SnO2薄膜。在此基础上,进一步研究了不同Zr元素掺杂浓度对SnO2薄膜性能的影响。所有的薄膜具有较高的透明度。随着Zr掺杂浓度增加,薄膜的载流子浓度先增大再减小,迁移率逐渐减小。