非晶氧化铟镓锌（InGa ZnO₄,IGZO）作为一种新型的薄膜晶体管（thin film transistor,TFT）有源层材料,相比于传统氢化非晶硅（a-Si:H）,具有迁移率高、透过率高、均匀性好以及制备温度低等诸多优势,被认为是下一代平板显示技术关键材料。本文采用磁控溅射法制备非晶IGZO薄膜,系统深入研究工艺参数对IGZO薄膜电学性能的影响,并分析工艺参数对IGZO薄膜载流子浓度与Hall迁移率的作用机制。针对IGZO薄膜载流子输运特性进行重点研究,揭示影响迁移率大小的内在本质,同时提出对渗流传导模型的修正。在此基础上,首次提出用Nb元素替代Ga元素,设计并制备INZO薄膜,进一步提高Hall迁移率,降低与TFT器件稳定性相关的深能级隙态缺陷。本文主要研究内容和成果如下:系统深入地研究了溅射电流、氧气流量、基底温度以及退火温度对IGZO薄膜载流子浓度和Hall迁移率的影响,揭示其作用机制。载流子浓度主要取决于作为施主型缺陷的氧空位的数量。Hall迁移率受载流子浓度与微观结构两方面因素共同作用。载流子浓度、结构无序程度的变化,均会改变势垒起伏对载流子的散射作用,从而影响薄膜Hall迁移率。在优化工艺条件下,制备得到了高质量的IGZO薄膜,在符合TFT器件制备要求的载流子浓度范围内(6.01×10¹⁶ cm^-3),最高Hall迁移率达19.1 cm²·V^-1·s^-1,为非晶硅的近20倍;针对IGZO薄膜载流子输运特性进行系统研究,揭示载流子输运机制为渗流传导。引入势垒宽度因子对渗流传导数学模型进行修正,提出本征迁移率可表示为能量高于势垒起伏的电子所具有的迁移率与势垒宽度因子的乘积。IGZO薄膜Hall迁移率变化的内在本质为势阱宽度的改变以及平均势垒高度的改变。通过光致发光技术对IGZO薄膜深能级隙态缺陷进行表征,分析并揭示了各发光峰的激发机制与发射机制。结果表明,529 nm与698 nm处的发光与氧空位深能级缺陷相关,发光源于电子从导带或导带带尾态至氧空位缺陷的辐射跃迁。提出用Nb元素替代Ga元素设计并制备INZO薄膜,系统研究氧气流量与基底温度对INZO载流子浓度与Hall迁移率的影响并分析作用机制。研究表明,INZO薄膜Hall迁移率较高源于势阱宽度较宽以及势垒高度较小,深能级隙态缺陷较少则源于Nb对氧空位的抑制。在优化工艺条件下制备得到了高质量的INZO薄膜。在载流子浓度为10¹⁹¹0²⁰ cm^-3范围内,INZO最高Hall迁移率为45.0 cm²·V^-1·s^-1。