透明氧化物基薄膜晶体管由于具有较好的电学和光学特性,在下一代显示产业中极具应用前景,因而受到广泛关注。特别由于非晶a-IGZO TFT具有高的场效应迁移率、高的光学透过率、低的漏电流、低的成长温度、低成本等优点而被广泛研究,以期取代非晶硅基薄膜晶体管应用于有源矩阵液晶显示上。尽管a-IGZO TFT表现了较好的器件性能,但是a-IGZO TFT在偏压和光照条件下的稳定性和可靠性仍然不能满足实际的应用的要求。由于TFT在有源矩阵液晶显示器和有机发光二极管显示器中需要持续工作在偏压和光照条件下,所以a-IGZO TFT的稳定性急需解决；同时,由于IGZO薄膜的非晶特性,在a-IGZO带隙中存在高密度的带尾态,这对器件的稳定性和载流子的输运特性的影响非常复杂。所以,为了改善器件的稳定性,缺陷态对器件电学稳定性的影响也需要深入研究。本文的工作主要围绕器件载流子输运特性以及稳定性退化机制分析展开,主要成果如下：1.通过测量a-IGZO TFT在温度为70到300K范围内的电学特性,发现即使在低温范围器件也表现出了增强型工作特性,并且器件的源漏电流降低。随着温度的增加,器件的开启电压和亚阈值摆幅开始降低；另外,根据器件的场效应迁移率和沟道电导随温度和栅压的变化趋势分析了器件的输运机制,发现在低温范围内,载流子的输运机制主要是局域态的跳跃导电；随着温度的升高,带尾态的捕获释放成为主要的输运过程：同时,在高栅压范围内,当费米能级超过迁移率边时,扩展态的输运开始成为主要的输运机制。2.研究了界面态对a-IGZO TFT在正向栅偏压条件下电学稳定性的影响,发现随着正向偏压时间的增加,器件表现出了较大的正向阈值电压漂移,而亚阈值摆幅和场效应迁移率没有发生变化,这一实验现象表明阂值电压的漂移是由于界面捕获引起的；另外,通过光激发电荷收集谱测量的方法证实了阈值电压的漂移和栅氧化层与沟道层之间存在高密度界面缺陷态相关。3.研究了正栅压作用的a-IGZO TFT在单色光照射条件下的电学不稳定性,发现随着入射单色光波长从750nm降到450nm,器件的阈值电压持续的向负方向移动,这种实验现象是由于在正栅压条件下界面捕获的电子被单色光激发引起的；同时,当入射光的波长小于625nm (-2.0eV)时,器件的亚阈值摆幅开始增加。亚阈值摆幅退化的同时还伴随着场效应迁移率的增加,而当波长小于540nm(-2.3eV)时场效应迁移率开始下降。根据亚阈值摆幅和场效应迁移率随着入射单色光波长的变化趋势分析,提出了一种物理模型来解释器件在光照条件下退化的机制,即：器件性能的退化是由于光照条件下在a-IGZO带隙中间和导带底产生了氧相关的缺陷导致的。4.制备了在栅氧化层与沟道层之间插入超薄氮掺杂铟镓锌氧(a-IGZO:N)层的a-IGZO TFT,发现器件的阈值电压在正向偏压条件下漂移明显降低,稳定性得到增强。根据X射线电子能谱的测量,发现a-IGZO:N薄膜中的氧空位浓度由于N-Ga键的形成而降低；同时,低频噪声分析表明在沟道与栅氧化层之间界面平均缺陷态密度随着a-IGZO:N层氮含量的增加而持续降低。氮掺杂插入层改善了器件的界面质量和a-IGZO TFT在正偏栅压作用下的稳定性提高结果相一致。5.在玻璃衬底上制备了底栅a-IGZO TFT基增强型负载反相器。反相器是由具有相同沟道长度而具有不同沟道宽度的负载和驱动TFT组成。制备的单个a-IGZO TFT表现出了良好的器件性能,如效应迁移率为4cm2/V·s,阈值电压为5V,亚阈值摆幅为0.6V/dec;同时,根据a-IGZO TFT基反相器的电压转移曲线可知,制备的反相器实现了良好的逻辑转换功能。