在Si/SiO2衬底上使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)制备器件介电层的修饰层，改善介电层界面质量并诱导有源层生长，从而提高有源层的结晶程度。通过 真空蒸镀法生长并五苯/红荧烯双层结构有源层，制备有机薄膜晶体管(OTFT)，并研究器件性能随红荧烯层厚度变化的情况。测试结果表明，修饰后的器件阈 值电压为-3.55 V，电流开关比大于105，迁移率达到0.0558 cm2/V?s，亚阈值摆幅为1.95 V/dec，器件总体性能得到改善。

合成了尺寸均匀、分散性好, 且吸收峰在近红外光谱区的硫化铅(PbS)量子点(QDs), 并将其作为红外光吸收源与易于成膜且电学性能优良的有机化合物并五苯(Pentacene)相结合, 形成量子点/并五苯复合薄膜作为有源层, 采用顶栅底接触型水平场效应晶体管(FET)结构制备了红外光电探测器Au(S,D)/PbS QDs/Pentacene/PMMA/Al(G)。测试了暗态和980 nm波长激光照射下器件的电学参数和探测参数; 探究了器件中载流子的传输机制; 得到了电学和探测性能优良的PbS量子点/并五苯复合薄膜FET红外光电探测器, 在辐照度为0.1 mW/cm2的红外激光照射下, 器件的响应度达到49.4 mA/W, 对应探测率为1.7×1011 Jones。

利用稳态SCLC法和阻抗谱法测量了由溶液工艺制备的Tips-PEN薄膜的空穴迁移率，并对两种方法的测试结果进行比较和分析。测试样品是p+Si/PEDOT∶PSS/Tips-PEN/Ag构成的单载流子器件。稳态SCLC法测试的器件Tips-PEN厚度为87 nm，得到零场迁移率和场依赖因子分别为121×10-5 cm2/(V·s)和0002 4 (cm/V)1/2[阻抗谱法测试的器件Tips-PEN厚度为827 nm，得到零场迁移率和场依赖因子分别为1219×10-5 cm2/(V·s)和0003 47 (cm/V)1/2。稳态SCLC法得到的场依赖因子较小，呈现较弱的场依赖关系，其原因是为得到无陷阱模式下的稳态SCLC需要施加的电场远远高于阻抗谱测量时的电场，以至于注入较高的载流子浓度。这一结果显示了在较高载流子浓度下迁移率与场的依赖变弱，与理论模型和模拟预测的趋势一致。

通过测量p+Si/PEDOT∶PSS/Tips-PEN/Ag器件的J-V特性, 研究了退火时间对溶液法制备Tips-PEN薄膜电流传输特性的影响。实验结果表明, 在退火时间为2 h和5 h的条件下, 随偏置电压的增加, 双对数J-V曲线存在斜率依次为2, 大于3以及2的不同区域, 而在退火时间达到10 h后, 低电压下斜率为2的区域消失。根据空间电荷限制电流模型, 分析了不同区域的电流传输机理, 并提取了陷阱密度和空穴的迁移率。在退火时间为10 h时, 材料有最低的陷阱密度570×1018/cm3和最大的空穴迁移率168×10-4 cm2/(V·s), 其在低偏置下传输特征的改变表明与溶剂残留有关的单一能级陷阱极大减小。

采用并五苯(Pentacene)和酞菁铅(PbPc)两种有机材料作为有源层, 制备了异质结有机光敏场效应管。在波长为808 nm、强度为124 mW/cm2的近红外光照条件下, 异质结phOFET获得最大的光暗电流比达4.4×104, 栅压为-50 V时的最大光响应度为118 mA/W, 比单层酞菁铅phOFET分别高出766倍和785倍。在经过120 h后, 器件的最大光暗电流比和最大光响应度分别稳定于5.4×104和326 mA/W附近。由于在异质结phOFET中采用了对近红外光具有高吸收效率的酞菁铅作为光敏层, 而高空穴迁移率的并五苯材料作为靠近栅介质的沟道层, 光生载流子的产生与传输能力得到了有效的提高。实验结果表明, 基于并五苯/酞菁铅的有机异质结应用于光敏有机场效应管的结构设计中, 可以使phOFET成为一种同时具有良好光敏性及稳定性的近红外光探测器件。

研究了二苯基邻菲罗啉以及氟化锂作为电极缓冲层对底栅顶接触型有机薄膜晶体管性能的影响，结果表明二苯基邻菲罗啉是一种比氟化锂更好的缓冲层材料。通过对二苯基邻菲罗啉缓冲层厚度的优化，获得了迁移率为0.302 cm2·V－1·s－1、阈值电压为－31.2 V、开关比为6.2×102的器件。器件性能提升的原因是由于二苯基邻菲罗啉缓冲层的引入降低了金电极与并五苯界面的空穴注入势垒与接触电阻。

分别采用六甲基二硅胺(HMDS,Hexamethyldisilazane)和聚苯乙烯/氯硅烷复合材料修饰聚乙烯基苯酚(PVP)绝缘层制备了底接触的有机薄膜晶体管并研究了其半导体层的表面形貌和器件的电学性能。原子力显微镜观察发现,并五苯半导体薄膜在不同的界面修饰上的生长形貌产生了很大变化。在PVP上沉积的并五苯晶粒尺寸都小于150 nm,经过聚苯乙烯/氯硅烷复合材料和HMDS处理后的PVP表面生长的并五苯晶粒尺寸则分别在200~400 nm和400~600 nm。大尺寸的晶粒能够减小器件沟道内的陷阱浓度,从而有效地提高电学性能。PVP绝缘层采用聚苯乙烯/氯硅烷和HMDS修饰后,与未修饰的器件相比迁移率分别提高了58倍和82倍。采用HMDS作为表面修饰层制备柔性OTFT,并五苯场效应晶体管的关态电流约为10-9A, 电流的开关比超过104,最大场效应迁移率约可达0.338 cm2·V-1·s-1.

采用热蒸发的方法在硅片衬底上自组装生长的Pentacene薄膜, 薄膜在80 ℃温度下经2 h恒温真空热处理, 通过原子力显微镜（AFM）对Pentacene薄膜表面形貌及其生长机制进行研究。 结果得到, 在硅片上生长的Pentacene薄膜是以台阶岛状结构生长, 其岛状直径约为100 nm。 且Pentacene分子以垂直于衬底的方向生长, 台阶岛状结构中每个台阶的平均高度约为1.54 nm·s-1, 与Pentacene分子的沿长轴方向的长度相近。 从Pentacene薄膜的XRD图谱中可以看出, 薄膜在形成的过程中会因条件的不同而形成不同的结晶相, 分别为薄膜相和三斜体相, 且薄膜的结晶相将随着薄膜厚度的增加向三斜体相转变, 其临界厚度为80和150 nm, 当薄膜大于150 nm时, 薄膜的三斜体相占主导地位, 而当Pentacene薄膜的厚度小于 80 nm时, Pentacene薄膜呈薄膜相存在。

分别以SiO2和PMMA为绝缘层材料制备了底栅顶接触结构的OTFT器件， 得到以PMMA为绝缘层的器件具有更好的性能， 其场效应迁移率为0.207 cm2·Vs-1， 开关电流比为4.93×103， 阈值电压为－4.3 V； 而以SiO2为绝缘层的器件， 其场效应迁移率仅为0.039 cm2·Vs-1， 开关电流比为5.98×102， 阈值电压为－5.4 V。 为分析器件性能差异的原因， 测得了SiO2和PMMA薄膜表面的AFM图谱及其上沉积并五苯薄膜后的AFM和XRD图谱。 通过AFM图谱发现PMMA表面较SiO2表面粗糙度小， 其表面粗糙度的均方根值为0.216 nm， 而二氧化硅薄膜表面粗糙度的均方根值为1.579 nm； 且发现在PMMA上生长的并五苯薄膜的成膜质量优于在SiO2， 具有较大的晶粒尺寸和较少的晶粒间界。 通过XRD图谱发现在PMMA上生长的并五苯薄膜具有明显的衍射峰， 进一步证明了在PMMA上生长的并五苯薄膜具有更好的结晶状况， 将更有利于载流子的传输。