有机场效应晶体管作为有机电子器件中的基础单元器件，其性能优劣至关重要。但是目前大部分研究都致力于通过合成新的有机材料来提升有机半导体的性能，而对器件制备过程以及其内部的物理机制缺乏深层次研究。有机多晶薄膜场效应晶体管，由于存在晶界、杂质、缺陷等因素，限制了对有机半导体的微观物理机制的研究，很难反映有机半导体的本征性能。而有机单晶由于分子排列有序度高，没有晶界散射、杂质和缺陷浓度低，在研究有机半导体本征输运性质和极限状态下的器件性能中具有优势，以有机单晶为基础制备有机场效应晶体管已经是研究有机半导体基础物理性质的重要途径。但是有机场效应晶体管的导电沟道主要分布在单晶内靠近介电层的几个分子层内，而现有传统的有机单晶场效应晶体管制备方法大部分需要将有机单晶“二次转移”至已经制备好的电极图案上。这一过程不可避免的会破坏介电层/半导体界面和单晶内部结构，会大大降低有机单晶场效应晶体管的性能，并引入外界因素而不能充分反映有机半导体的本征性能。因此制备高质量有机单晶和发展原位的不通过任何转移过程的制备有机单晶场效应晶体管工艺是现在急需克服的挑战。　　另一方面，超薄无机二维材料半导体也因为具有柔性、透明、丰富的材料组合及优异的光电性能，目前备受关注。二维材料半导体由于表面没有悬挂键，层与层之间依靠范德华力结合，因此可以通过将不同二维材料堆叠起来实现异质结构，该异质结构被称作范德华异质结。这种异质结因为依靠范德华力结合，不需要考虑晶格匹配，为异质结的制备提供了丰富的材料选择空间。但是已报到的众多二维材料绝大部分显现为n-型材料，并不利于p-n结的构造，而p-n结则是电路中的基础单元器件。但是有机半导体的堆垛也是靠小分子的范德华力的作用，且以p-型材料为主，因此最近以有机半导体和无机二维材料制备的有机/无机p-n范德华异质结成为人们关注的热点。但是大部分研究是在机械剥离法得到的二维材料上热蒸镀有机小分子薄膜，来制备有机/无机p-n范德华异质结。由于有机小分子难于在二维材料上有序堆垛生长，导致制备的有机/无机p-n范德华异质结器件的性能十分低下。因此，保持有机小分子自身的堆垛结构来提高有机/无机p-n范德华异质结的性能是目前研究中遇到的极大挑战。　　综上，本论文主要以生长高质量小分子单晶为基础，来制备高性能有机单晶场效应晶体管和高性能有机单晶/无机p-n范德华异质结器件。主要成果包括以下几个部分:　　1.探索了物理气相传输法制备并五苯单晶，通过综合优化源区温度、结晶区温度、载气流量等参数，在SiO2衬底上生长超薄大尺寸有机单晶，单晶横向尺寸约为20至70μm，厚度范围从30nm到几百纳米。高质量超薄大尺寸小分子单晶的获得为制备高性能小分子单晶器件奠定了良好的基础。　　2.发展出一套原位制备有机单晶场效应晶体管的工艺，由于半导体/介电层的界面质量得到提高，器件场效应迁移率最高为5.6cm2/V·s，比传统二次转移法得到的场效应迁移率2.3cm2/V·s高一倍。　　3.通过建模分析成功提取出有机单晶场效应晶体管的注入电阻，发现其注入电阻随单晶厚度的降低而减小，且当单晶厚度超过150nm时，注入电阻将超过器件总电阻的50％，大大降低器件的平均性能。并通过变温试验，发现并五苯单晶载流子输运性质与Ortmann极化子理论预测相符，当温度低于150K时，并五苯单晶存在类能带输运性质，当温度高于150K时，则极化子跳跃输运性质开始主导，并且在高于250K时，载流子输运进入小极化子高温输运区域，迁移率符合μ∝T-1.5趋势。　　4.我们选择有序度高的并五苯单晶，通过转移二维材料的方法，制备出高质量MoS2/pentacene单晶范德华异质结器件，这可保持有机分子自身的堆垛结构，获得性能优异的有机/无机p-n范德华异质结器件，器件性能比相应的多晶薄膜器件大幅提升，当漏电压为-10V时，其电流密度为450nA/μm，比文献报道值高十倍。　　5.通过制备不同电极结构的MoS2/pentacene单晶范德华异质结器件，发现两种结构器件的转移曲线有显著的差异，分析表明两种器件结构的载流子输运路径的不同导致了电学特性的差异。这一发现揭示了空间电荷区在有机/无机p-n范德华异质结处的存在。