相较于传统无机场效应晶体管,有机场效应晶体管由于材料来源广、易制备、可用于生产大面积柔性设备而备受关注。近年来,有机半导体材料作为有机场效应晶体管的核心组成部分得到了广泛研究,大量的高性能有机半导体材料被设计合成出来。与聚合物相比,有机小分子材料具有很多优势:小分子的物理化学性质可通过改变分子结构和调整官能团得到有效调控;小分子具有固定的分子量因而具有多种提纯方法;分子间相互作用紧密易形成规则有序的固态堆积,可以制备单晶进而揭示材料的结构性能关系等。因此,近年来有机小分子场效应晶体管得到了快速发展。高迁移率和高稳定性是高性能有机半导体材料的两个必要条件,其中,有机半导体材料的稳定性对于有机场效应晶体管在有机电路中的实际应用具有重要影响。目前已有大量研究通过改变分子结构、堆积模式及能级等方法来提高分子的迁移率,而对于提高半导体材料高温测试稳定性及真空稳定性的研究却并不多见。基于上述讨论,本论文的工作主要是设计合成高稳定性的新型有机小分子材料,并对其稳定性和场效应性能进行研究,具体内容如下:(1)设计合成了2,6-二(4-环己基苯)蒽(DcHPA),分别构筑了基于DcHPA的薄膜和单晶场效应晶体管,并探究了其场效应性能,通过对比2,6-二(4-正己基苯)蒽(DnHPA)的薄膜器件,研究了DcHPA和DnHPA薄膜器件的热稳定性差异。热重分析结果表明相较于DnHPA,DcHPA的热分解温度提高了50~oC,表明DcHPA的热稳定性得到了明显提高。在此基础上分别制备了基于DcHPA和DnHPA的底栅顶接触薄膜器件,测试了其在逐渐加热过程中场效应性能的变化。实验结果表明DnHPA薄膜器件在加热到80~oC时其场效应性能衰退了50%,加热到120~oC时器件已经不能正常工作;而DcHPA薄膜器件在加热到80~oC时场效应性能仅下降8%,并且直到150~oC其迁移率仍为初始值的一半,表明DcHPA薄膜器件具有非常高的热稳定性。随后通过物理气相传输法(PVT)制备了DcHPA和DnHPA单晶,并基于上述单晶构筑了单晶场效应晶体管。实验结果表明,DnHPA单晶器件的平均迁移率为1.30 cm~2/(V?s),而DcHPA单晶器件的平均迁移率为1.98 cm~2/(V?s),最大迁移率可达3.16 cm~2/(V?s),因此,DcHPA单晶器件的迁移率明显高于DnHPA。这说明,与正己基相比,环己基的取代可以在不降低材料迁移率的情况下,提高材料的热稳定性。(2)设计合成了两种新型不对称BTBT衍生物分子TBTBT1和TBTBT2,分别构筑了基于TBTBT1和TBTBT2的薄膜和单晶场效应晶体管,并探究了其场效应性能。通过探究真空中晶体形貌随时间的变化表征材料的真空稳定性。紫外可见吸收光谱和电学性能测试发现这两种分子具有与BTBT相似的带宽,表明TBTBT1和TBTBT2具有较好的稳定性。热重分析表明TBTBT1和TBTBT2分子的热分解温度相近,分别为214~oC和215~oC。TBTBT1单晶结构解析表明TBTBT1分子呈夹心鱼骨状排列,夹角为83.86~o。探究了绝缘层/半导体层界面对TBTBT1和TBTBT2薄膜形貌的影响,结果表明TBTBT1和TBTBT2薄膜在正十八烷基三氯硅烷(OTS)修饰的基底上生长形貌较好,且薄膜器件迁移率相较于裸硅片提高了2个数量级,约为0.05 cm~2/(V?s)。探究了TBTBT1和TBTBT2的单晶器件场效应性能。首先采用溶液法制备了有机单晶,得到不规则树叶状小晶体,贴金膜法制备的TBTBT1单晶场效应器件显示其迁移率为0.30 cm~2/(V?s)。同时采用物理气相传输法制备了TBTBT1和TBTBT2单晶,同样采用贴金膜的方法构筑了金源漏电极,器件的场效应迁移率分别为0.25 cm~2/(V?s)和0.33 cm~2/(V?s)。预期可通过提高晶体的质量来进一步提高TBTBT1和TBTBT2的单晶场效应迁移率。真空稳定性测试表明,相较于BTBT,TBTBT1和TBTBT2分子的真空稳定性得到了明显提高。