大面积柔性化光电子领域的发展亟需要新型半导体材料,这类半导体材料需满足良好的机械柔性,并且电学性能要高于传统的非晶硅半导体。与传统的硅基半导体和其他的III-V族系列半导体相比,有机半导体材料有着非常良好的机械柔性,但电学性能和稳定性方面存在着较大问题。而金属氧化物半导体材料由于其高迁移率(μ,1–100 cm2V-1s-1)、高光学透过性、长时间的电学稳定性、以及良好的机械弯折特性,因此在薄膜晶体管(Thin film transistor,TFT)的应用上有着明显的优势。但截止到目前,金属氧化物薄膜的制备依然大量地依靠诸如溅射、等离子激光沉积、离子辅助沉积等方法。真空沉积的技术的成本高,制备面积型对较小,而且柔性化困难。为了克服这些弊端,本论文的主要工作在于提高有机TFT的载流子迁移率,然后重点开发新型的低温溶液方法来大规模制备高性能的金属氧化物薄膜,以及基于金属氧化物的TFTs。本文的工作主要包括以下四个部分:1、研究了有机TFT的源漏电极与有机半导体层的界面特性。通过采用空穴传输型有机材料,空穴注入型有机材料作为有机TFT的界面修饰层,通过优化界面修饰材料的厚度,研究了载流子注入和接触电阻以及器件电学性能的变化;同时,分析并研究了金属源漏电极沉积速率对有机TFT器件性能的影响。2、提出了具有协同效应的溶液法高性能金属氧化物TFTs。在协同效应系统里边,采用了双层金属氧化物有源层结构:氧化铟(In2O3)/氧化铟鎵(IGO)。两种金属氧化物均采用低温溶液“燃烧”法。在250°C下获得的具有协同效应双有源层TFTs的迁移率达到了2.6 cm2/Vs,5倍于单层IGO TFTs的迁移率(0.5 cm2/Vs),甚至非常接近单层In2O3 TFTs的迁移率(3.2 cm2/Vs)。相对于迁移率来讲同样重要的TFT参数,阈值电压和开关电流比也得到了大幅提升。双有源层TFTs的阈值电压接近0 V,同时开关电流比更是高达108,相比于单层In2O3 TFTs的开关电流比(104)高了4个数量级。通过多种表征手段,包括原子力显微镜、X射线衍射、X射线能谱、以及透射电子电镜,研究了协同效应双有源层的微结构。研究结果显示了In2O3的多晶特性,以及IGO的非晶形貌。3、提出了金属氧化物聚合物杂化体系非晶态的半导体层,并首次采用聚合物掺杂的氧化铟薄膜获得了超柔性化的非晶金属氧化物TFT。这部分工作,采用少量聚乙烯基苯酚(PVP)在In2O3薄膜中掺杂,首次提出了基于溶液法的金属氧化物/聚合物复合体系的超柔性TFT器件。在系统优化调整In2O3与PVP的比例,可以有效的抑制In2O3薄膜的结晶,控制In2O3薄膜的载流子浓度的情况下,保持了载流子在此杂化体系薄膜中的传输。最终,采用AryLite塑料作为衬底,优化下In2O3:5%PVP的柔性TFT器件的迁移率在弯折前可以达到11 cm2V-1s-1。更为重要的是,在10毫米半径的反复机械弯折100次后,柔性TFT器件仍然保持着90%以上的电学性能。本该工作打开了设计低温下非晶金属氧化的新路径,为下一代高性能柔性微纳米电子器件奠定了坚实的进程并创造了更大的可能性。4、提出了喷涂燃烧合成法(SCS)制备高性能金属氧化物薄膜。在该部分工作中,采用SCS方法,实现了在低温下利用溶液法制备多种高质量的金属氧化物薄膜,包括金属氧化物In2O3、氧化物铟锌(IZO)、氧化物铟镓锌(IGZO)。其次,采用SCS方法,薄膜的沉积过程可以在连续的一步过程中完成,和常规的溶液法相比,缩短了过程时间10倍。更为重要的是,采用SCS获得的IGZO TFT在全球范围内首次获得了薄膜致密化、纳米孔洞特性、载流子迁移率、陷阱密度、器件的偏压稳定性以及薄膜的传输特性等性能参数与真空磁控溅射方法获得的器件参数特性几乎相同。