近年来平板显示技术飞速发展,日新月异,和人们的生活息息相关,广泛应用于娱乐、医药、交通、消费电子、工业设备等领域。平板显示的发展趋势主要是大屏、高清、低成本加上曲面或柔性显示,然而在这些领域我国仍长期以来面临“缺芯少屏”的不利状况,高端平板显示每年进口超过300亿美元,仅次于微电子芯片和石油进口。液晶显示技术(TFT-LCD)作为平板显示技术中重要的一项受到了广泛的关注。传统薄膜晶体管(TFT)材料所采用的非晶硅(a-Si:H)材料因其较低的迁移率逐渐被低温多晶硅(LTPS),铟镓锌氧化物(IGZO)所代替。LTPS具有较高的电子迁移率(>100cm2.S-1.V-1),但是其制备工艺复杂、设备成本高且目前只适用于低世代(5、6代)产线;IGZO具有中等的迁移率,也适用于大面积高世代产线,但是其器件稳定性仍是未解决的难题。同时,近期越来越多的低维准一维纳米线和二维材料被研究应用在薄膜晶体管材料上,并且实现了高性能的鳍形栅(fin-like gating)FET器件特性,但主要受限于无法大规模实现精准定位(precise positioning),故而难以在产业上得以应用。如何充分利用和发挥一维纳米沟道的结构优势,实现新一代的高性能、高世代的薄膜晶体管器件应用,已经成为科研和产业界共同关注的难题。基于Si材料的优良特性以及和产业线的良好兼容,本文拟采用“固-液-固”法制备具有“自定位、自组装”优势的硅平面纳米线(IPSLS),通过对平面硅纳米线自由生长和引导生长机理的研究、调控,提出“平面纳米液滴扫描法”制备大规模硅纳米线阵列,来获得大面积、高性能、全透明的薄膜晶体管器件;进一步的通过引导沟道的设计,提出“单根纳米线多导电通道”的新型薄膜晶体管,进一步改善平面硅纳米线器件的电学性能。这些工作对推动和促进高性能硅纳米线薄膜晶体管的产业化和商用化应用具有重大的意义。本文的主要工作和创新点如下总结如下:1)基于自由生长机理和引导生长调控理论,首次实现了平面硅纳米线在直线引导沟道下的精确生长调控,引导生长成功率达到98%以上。同时在现有的台阶引导生长模型上,建立了引导硅纳米线直径与催化剂液滴直径以及铟薄膜厚度的精确关系,并提出了最优化的台阶引导实验设计和实施方案。通过建立凸面、凹面等曲线引导台阶下的生长动力学模型,引入特定台阶下催化液滴最适直径这一限定参量,我们有效地解决了曲面图案生长过程中可能遇到的直径失配、偏离轨道、双向碰撞等问题,真正实现了在任意曲面引导台阶下的精确生长调控。2)实现了“纳米液滴扫描法”制备大面积平面硅纳米线薄膜晶体管器件。基于上述技术,在2英寸的玻璃沉底上制备平面硅纳米线阵列薄膜晶体管,其具有大于100 cm2 V-1 S-1的空穴迁移率和低于163 mV/dec的优异亚阈值摆幅。同时晶硅纳米线沟道的精确排列以及剩余a-Si:H薄膜的选择性蚀刻使之对可见光是几乎透明。这些性能指标远远优于传统工业非晶硅、铟镓锌氧化物材料,在制备成本预算上远远低于低温多晶硅和传统纳米、二维材料,预示着新的高性能透明宏电子和高分辨率显示器的新型多晶硅TFT技术标准。3)基于曲面引导调控技术,首次实现了“单根平面硅纳米线多导电通道”的薄膜晶体管器件。在硅晶圆衬底上制备的多通道纳米线薄膜晶体管器件具有高空穴迁移率高达200cm2 V-1 S-1的高性能Fin-TFT,并具有121 mV/dec的优异亚阈值摆幅。多通道纳米线器件在节省制备成本,实现导电通道的一致性、均匀性上具有更高的优势,同时光点性能上也是远超过传统薄膜材料晶体管以及平面硅纳米线阵列薄膜晶体管,有望在更大程度上制备超高分辨率显示器。