相对无定型或多晶态薄膜材料,有机单晶具有晶界少、缺陷态密度低、分子堆积高度有序的优点,因而具有更优异的载流子传输效率,被广泛应用于高性能电子元件中。近年来,已经发展了多种技术手段来实现有机半导体单晶材料的可控制备与有序组装,但是,由于缺乏对有机半导体单晶生长的控制,导致其呈现出生长位置的随机性、结晶取向的无序性以及难以直接在柔性聚合物介电层上结晶,使其在高性能、柔性可穿戴电子器件中的应用十分困难。基于上述问题,本论文进行了以下两个方面的研究:1、利用图案化微通道模板辅助浸涂法,实现了对有机半导体单晶定点、定位生长的调控,并将其应用于有机场效应晶体管中。实验中,我们结合光刻及表面化学修饰,构筑了具有浸润性差异的图案化微通道模板。在浸涂过程中,溶液仅钉扎在可润湿的光刻胶微通道区域,导致2,8-二氟-5,11-双(三乙基甲硅烷基乙炔基)蒽二噻吩(Dif-TES-ADT)分子在该区域内结晶生长。流体力学模拟结果表明在光刻胶沟道中溶液会形成弯液面并紧贴在光刻胶边缘,而且弯液面前端溶剂的蒸发速度要比其它部分快很多,这意味着分子优先在此区域达到饱和状态,进而沿着光刻胶的边缘结晶生长。当浸涂速度在80-300 μm s-1之间时,在光刻胶边缘获得了平均宽度约为1 μm,厚度为200 nm的有机单晶微米带阵列。同一基底上50个分立有机场效应晶体管的最高迁移率为2.44 cm2 V-1 s-1,平均迁移率超过1.40 cm2 V-1 s-1,电流开关比高达105。同时,该方法具有良好的普适性,可以拓展到其它有机半导体分子如6,13-双(三异丙基-甲硅烷基乙炔基)并五苯等。此外,利用光刻对准可以直接将有机单晶阵列的生长位点定位在场效应晶体管沟道内,原位实现器件的集成与应用。2、通过浅通道辅助刮涂法,在柔性聚合物绝缘层上制备了形貌均匀、具有单一晶体取向的有机半导体单晶阵列,并展示了其在高性能柔性场效应晶体管中的应用。结合光刻技术和氧等离子体处理,在聚(4-乙烯基苯酚)(PVP)上制备了具有极性差异的图案化浅通道模板。X射线光电子能谱表征显示氧等离子体处理后的PVP表面C-O官能团的相对含量增加了,同时出现了新的官能团C=O,说明氧等离子体处理后的PVP表面极性增强。在上述模板上刮涂2,7-二辛基[1]苯并噻吩并[3,2-b]苯并噻吩(CVBTBT)溶液,分子选择性地在PVP模板的强极性区优先成核结晶,得到平整的、高度均匀的C8-BTBT晶体阵列。偏光显微镜、透射电子显微镜以及同步辐射二维——掠入射X射线衍射结果表明所得到的C8-BTBT晶体阵列在大面积范围内具有单晶的属性,说明该方法制备的晶体阵列具有有序的分子堆积和高的结晶性。此外,借助原位光学显微镜观察、DFT模拟计算和微观成核理论系统研究了晶体在浅通道模板上的选择性生长机制。当PVP浅通道模板的间距为2 μm,刮涂速度控制在94-115 μm s-1之间时,构筑的柔性场效应晶体管迁移率的最大值达到了 2.25 cm2 V-1 s-1,电流开关比大于106,亚阈值摆幅低至730 mV dec-1。而且,该柔性器件具有优异的弯曲稳定性,在5 mm的器件弯曲半径下,器件的迁移率仅衰减了初始值的26%。