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显示市场正朝着柔性和大尺寸的方向发展,金属氧化物薄膜晶体管（MOTFT）有迁移率高（1-100cm2/Vs）、薄膜均匀性好等优点,成为有源矩阵液晶显示和有源矩阵有机发光二极管为代表的显示背板行业中的有力竞争者。通常MOTFT需要通过退火工艺优化性能,而传统热退火有温度较高、时间长和易损伤柔性衬底等缺点。而激光退火具有退火速度快和对柔性衬底损伤小等优点,在柔性和大尺寸面板有较强的应用潜力。但国内对金属氧化物半导体激光退火的机理研究还不成熟。因此,开展金属氧化物半导体薄膜及晶体管的激光退火研究非常有意义。首先,本论文用355nm和266nm固体激光器进行掺硅二氧化锡(本论文用355nm和266nm固体激光器进行掺硅二氧化锡（Sn O2:Si,STO）薄膜激光退火的研究。研究发现:1.经过波长355nm和266nm固体激光器退火的STO薄膜,物相结构保持非晶态,薄膜密度随激光退火能量密度的上升而增加,且266nm激光退火在更低能量密度下,获得与355nm激光退火相近的退火效果。2.355nm激光退火使STO薄膜的光学带隙变窄,氧空位相对含量减少,晶格氧的相对含量增加;而266nm激光退火后,STO薄膜光学带隙变宽,氧空位相对含量增加。造成355nm激光退火和266nm激光退火对STO薄膜作用异同的原因是:1.激光退火产生的热效应能诱导薄膜致密化,激光能量密度越高,热效应越强;而266nm激光光子能量（4.7e V）大于STO光学带隙（3.62e V）,能通过电子-空穴对复合产生额外的热效应。这证明了,可以通过提高激光能量密度和提高光子能量两种方式来提高STO薄膜的致密化程度。2.355nm激光光子能量较低,对金属/氧键的解离效率低,以热效应为主导作用。热效应能消除STO薄膜的缺陷态,使氧空位相对含量减少,氧空位相对含量减少使载流子浓度减少,导致光学带隙变窄。而266nm激光光子能量较高,对金属/氧键的解离效率高,能诱导形成更多氧空位,使载流子浓度增加,费米能级进入导带,光学带隙变宽。其次,本论文用355nm和266nm固体激光器进行STO-TFT激光退火的研究。研究表明266nm激光比355nm激光退火的效率更高,对应退火的STO-TFT可在较低的能量密度下获得较高的开关特性;最佳工艺条件为采用波长266nm的固体激光器,在能量密度70 m J/cm2激光退火后STO-TFT的迁移率为0.079 cm2/Vs,开关比为1.05×106,阈值电压为3.68V,亚阈值摆幅为3.11V/dec。最后,本论文自主搭建了248nm准分子激光退火平台,使用该平台进行铟镓锌氧化物（In-Ga-Zn-O,IGZO）薄膜和掺镨铟锌氧化物（In-Zn-O:Pr,Pr IZO）薄膜的248nm准分子激光退火的研究。研究发现,能量密度200 m J/cm2的激光退火使IGZO薄膜出现结晶,其他条件激光退火的IGZO和Pr IZO薄膜保持非晶态。248nm准分子激光退火后,IGZO和Pr IZO薄膜的透射率吸收边红移、光学带隙变窄、氧空位含量减少和晶格氧含量增加。造成以上结果可能的机制是:准分子激光为平顶光束比固体激光的高斯光束更均匀,且光子能量更高,导致激光退火产生的热效应更强;248nm准分子激光退火以热效应为主导解离作用为辅,其热效应减少了薄膜中氧空位,降低了薄膜中载流子浓度,导致薄膜的光学带隙变窄和透射率吸收边红移。优化后248nm准分子激光退火的Pr IZO-TFT获得良好器件性能,能量密度200 m J/cm2激光退火后器件的迁移率高达20.01cm2/Vs,电流开关比高达2.21×108,阈值电压低至-2.11V,亚阈值摆幅低至1.97 V/dec。