氧化物薄膜晶体管（氧化物TFT）的一个重要优势是可以通过调整材料组分和元素掺杂来调控器件性能,氧化物TFT的迁移率调节范围在1～50 cm~2·V-1·s-1之间。高清大尺寸显示器不仅要求TFT有较高的迁移率,还需要TFT表现出较好的均匀性和电学稳定性。随着高清、高刷新率、低功耗显示器的崛起,市场对于低功耗TFT技术的需求变得更为迫切,具有低漏电优势的氧化物TFT技术因此备受关注。而目前产业上主流的铟镓锌氧（InGaZn O4,简称IGZO）TFT技术在迁移率和稳定性上都还有很大的优化空间,实现高迁移率和高稳定性是提高氧化物TFT技术核心竞争力的关键。人们迫切的希望有更优异的氧化物材料能取代IGZO,突破氧化物TFT技术发展的瓶颈。因而探究氧化物中元素掺杂、不同组分构成对TFT器件性能的影响机制就显得尤其重要。本文研究了有源层材料的元素掺杂、不同组分构成和工艺调整对氧化物TFT性能的影响,并对其作用机理进行了深入讨论。首先,第二章研究了四价稀土元素掺杂对改善氧化物TFT在负栅偏压和光照应力（NBIS）下的稳定性的作用,比较了Pr4+和Tb4+掺杂的异同点,提出了稀土掺杂氧化物的电荷转移跃迁物理模型。实验发现Pr4+和Tb4+掺杂均能有效地改善氧化物TFT的NBIS稳定性。纯In2O3 TFT在NBIS稳定性测试中转移曲线负漂严重,而Pr:In2O3 TFT的开启电压漂移量(△Von)最小值为-3.2 V,Tb:In2O3 TFT的△Von最小值为-1.2 V,Tb4+掺杂的改善效果更明显。由于Pr4+和Tb4+的电荷转移跃迁(Pr/Tb4f n—O2p~6到Pr/Tb4f n+1—O2p~5的转移),该过程能吸收光子能量并实现弛豫时间较短的无辐射下转换,减少了光照对器件的影响,进而提高了氧化物TFT的NBIS稳定性。由于镧系收缩,Tb4+比Pr4+具有更小的离子半径,且Tb4+具有较稳定的半满电子结构（4f ~7）,这是Tb4+掺杂比Pr4+掺杂具有更高的迁移率更好的稳定性的原因。然后,第三章为了寻找更高迁移率的有源层材料,对IZO（Zn掺杂In2O3）和ITO（Sn掺杂In2O3）这两种三元氧化物进行了研究。通过溶液加工IZO TFT和ITO TFT,分别探究了不同In-Zn比例和In-Sn比例的组分构成对于氧化物TFT性能的影响。发现Zn元素含量的增加能抑制薄膜结晶,但对提高迁移率的贡献并不大,溶液加工的IZO TFT迁移率最高为12.0 cm~2·V-1·s-1。而Sn元素的少量掺杂（＜5 at.%）可以有效增强薄膜的导电性,进而提高器件的迁移率,溶液加工的ITO TFT迁移率～20.0 cm~2·V-1·s-1。在此之上,进一步探究Tb掺杂对改善ITO TFT的NBIS稳定性的作用,通过溶液加工Tb:ITO TFT,探究了不同Tb掺杂含量对于氧化物TFT迁移率和NBIS稳定性的影响,随着Tb的含量从5 at.%提高到15 at.%,Tb:ITO TFT的NBIS稳定性有所提高(△Von从-6.6 V减少为-3.8 V),但对器件迁移率有较大的损伤(迁移率从5.2 cm~2·V-1·s-1下降为0.5 cm~2·V-1·s-1)。实验分析发现,前驱体溶液的氯化亚锡（SnCl2）的还原性和硝酸铽（Tb（NO3）3）的还原性相互抑制,使得Tb:ITO薄膜中形成了大量的P型Sn2+,严重影响迁移率。受限于以上原因,溶液法的Tb:ITO的性能难以提升。为了提高Tb:ITO TFT迁移率的同时保证NBIS稳定性,通过真空加工法制备了Tb:ITO TFT,探究了有源层厚度、沉积气压、退火温度和O2气氛对于Tb:ITO TFT器件性能的调节作用。通过工艺优化,制备出迁移率为37.7 cm~2·V-1·s-1,在负栅偏压为-30 V和光照应力为750 Lux的NBIS稳定性测试中△Von为-10.0 V的Tb:ITO TFT。该实验证明了Sn掺杂能大幅提高迁移率;同时,真空法的Tb:ITO TFT的迁移率远远高于溶液法的,进一步验证了前驱体溶液的氯化亚锡（SnCl2）的还原性和硝酸铽（Tb（NO3）3）的还原性相互抑制的推断。通过本论文的研究,得出了Tb4+掺杂比Pr4+掺杂对改善氧化物TFT的NBIS稳定性有更好效果的结论。进一步研究了多元掺杂对迁移率影响,发现在In2O3中同时掺入Sn和Tb,能在保证氧化物TFT具有高迁移率的基础上具有较好的NBIS稳定性。本论文从材料方面,为氧化物TFT迁移率和稳定性不足的问题提供了解决思路。