有机场效应晶体管(OFETs)由于其低成本、可溶液法制备、可柔性化等优势,在有机光电器件领域具有广阔发展前景。虽然OFETs器件迁移率已经从10-5 cm2 V-1s-1提高至超过40 cm2 V-1s-1,但是空气氛围对器件性能造成的不利影响阻碍了OFETs器件的进一步发展与应用。本论文主要研究了空气氛围对OFETs器件的光响应特性及电学性能影响,包括以下三方面:1.空气氛围对有机单晶光电晶体管持续光电导现象产生机制研究具有光响应特性的OFETs器件通常被称为有机光电晶体管(OPTs),目前OPTs器件中广泛存在持续光电导现象(PPC),即移除光照后,器件光电流依然稳定存在。本文构筑了基于有机单晶2,8-二氟-5,11-双(三乙基甲硅烷基乙炔基)蒽二噻吩(diF-TESADT)小分子半导体的OPTs器件。分别在氧气、氮气、空气以及真空环境下研究了器件的PPC行为,发现空气氛围中的氧分子对PPC产生起到了关键作用。通过第一性原理计算发现,吸附在材料表面的氧分子会在有机材料费米能级上方～1.8 eV处产生新的深能级态,同时开尔文探针扫描显微镜(KPFM)测试材料表面发现,材料表面平均电势从初始的～459mV,光照10 min后下降至～-176 mV,说明该新的深能级态可以捕获光生电子。除此之外,研究发现不同温度以及光照时间也会对PPC现象产生增强或削弱的作用。该研究为后续OPTs器件性能调控及新型器件应用提供了新的思路。2.基于持续光电导机制制备超高响应度和探测率的有机光电晶体管器件在光电探测领域,OPTs器件具有高增益、高响应度、高探测率等特点,在弱光探测及成像领域具有良好的发展前景。本文研究中,利用持续光电导来源机制中氧诱导深能级捕获电子的特点,通过延长器件光照时间,使半导体光敏层不断捕获光生电子进而增加器件光响应电流。使用具有光响应的有机小分子材料diF-TESADT 在 Si02/Si 基底上制备了 OPTs 器件,并通过持续光照来提高光电流。器件在1 nWcm-2的光强下经过15 h的超长时间光照,并在栅压调控下,器件响应度(R)和探测率(D*)达到最大值,得到了具有超高响应度R为5.7×108AW-1和探测率 D*为 6×1018 Jones 的OPTs 器件(Vg=-50V,Vds=-40V),这推动了未来弱光探测器件的发展和应用。除此之外,还初步验证了器件在光调控记忆晶体管器件方面的应用,为弱光成像系统的构建提供了新的思路。3.空气氛围对有机场效应晶体管非理想行为影响的研究在OFETs器件应用方面,载流子迁移率对于器件的发展和应用具有重要意义,但在实际测试中,常会出现测量得到的转移曲线偏离迁移率计算所需理想曲线的现象,称为OFETs的非理想行为,这会导致提取得到的器件载流子迁移率偏离器件真实载流子迁移率。本文研究发现,空气氛围也是造成OFETs器件非理想行为的原因之一。研究采用带隙约为2.02 eV的窄带隙diF-TESADT有机半导体作为OFETs器件的有源层,对比了器件在空气以及真空(～5X 10-4Pa)氛围下的电学性能和非理想行为,发现空气氛围下,会导致器件出现载流子迁移率“先大后小”的非理想行为,研究发现,这是由于空气氛围下半导体内产生氧分子诱导的深能级捕获态,该能级可以捕获在正栅压下注入器件的电子,从而诱导产生更多空穴注入,随着栅压向负方向增大,被捕获电子在负栅压作用下释放,并与空穴复合,造成了提取到的载流子迁移率减小,使器件出现在低栅压范围(Vg=0～-25V)提取到饱和迁移率为0.7 cm2 V-1s-1,在高栅压范围(Vg=-25～-45 V)提取的饱和迁移率为0.2 cm2 V-1 s-1的非理想行为。通过在器件沟道界面选择性掺杂,以及控制测试中的气氛环境,可以有效改善器件的非理想行为,从而实现具有接近理想工作特性的OFETs器件。