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薄膜晶体管（thin-film transistor,TFT）是平板显示器、记忆卡、射频识别标签和其他电子设备应用的关键元件。目前的微电子技术几乎完全基于单晶硅技术。虽然基于该技术的器件已经取得了量级的性能提高,但是缺乏大面积制备,柔性和易于加工等特性,因此在许多新的应用领域,该技术并不适用。为了取代传统的硅基技术,溶液制备的有机和金属氧化物半导体和介电体薄膜由于其在室温下的大面积可加工性、低成本、机械柔性和大面积电/形貌均匀性等优点引起了广泛的研究兴趣。然而,有机材料和氧化物材料各有其缺点。有机TFT的主要缺点是迁移率低和稳定性差。而溶液处理的氧化物TFT通常需要较高的退火温度来实现可靠的高性能。与此同时,基于TFT的传感器具有响应速度快、小型化、易加工和高产量等优点。因此,为了克服这些缺点并将高性能的TFT应用于传感器中,本博士论文采用了功能层调控的方法来提高TFT的电学和传感性能,包括有机薄膜晶体管（organic TFT,OTFT）中的介电层调控和半导体调控和金属氧化物TFT中的功能层阴离子掺杂调控。本研究内容分为以下三个部分:1.研究了功能化的生物介电层、复合介电层和介电层表面调控对OTFT和气体传感器性能的影响。肉桂酸酯交联的天然糖类作为OTFT的介电材料,具有优异的介电强度和表面形态,基于其制备的p型（Pentacene）和n型（PDIF-CN2）的OTFT均具有优良的传输特性;制备了基于丝素蛋白和聚乙烯醇混合介电层的OTFT。与纯丝素蛋白介电层的器件相比,混合介电层的OTFT具有更高的迁移率和偏压稳定性;最后是基于生物相容、可降解的明胶作为介电层,制备了顶接触结构的OTFT超高敏感氨气气体传感器,此外,该传感器的检测极限为174.0 ppb。2.研究了半导体层调控和纳米纤维结构半导体对OTFT和气体传感器性能的影响。以4,4’,4’’-Tris（N-3-methylphenyl-N-phenylamino）triphenylamine（m-MTDATA）或氧化钼（Mo Ox）作为金属-半导体界面调控层,制备了基于底栅底接触结构的OTFT及其二氧化氮（NO2）传感器。与无界面调控层的OTFT相比,加入Mo Ox界面调控层后,迁移率从0.018 cm2/Vs提高到0.15 cm2/Vs。具有Mo Ox界面调控层的OTFT的NO2灵敏度远远高于标准器件的NO2灵敏度;制备了一系列以纳米纤维结构TIPS-pentacene为活性层的超敏、高响应的OTFT NO2传感器。当暴露于30 ppm的NO2时,正交器件的响应度比中心器件好近7倍。另一方面,平行器件在1 ppm的NO2下表现出了显著的灵敏度,大约是中心器件的35倍。3.研究了氟掺杂对金属氧化物的电容器和TFT性能的影响。首先,通过低温溶液燃烧法掺杂氟化物,得到了具有优良介电性能和频率稳定性的氧化铝（Al Ox）薄膜。氟掺杂的F:Al Ox薄膜表现出在一个宽频率范围内稳定的介电特性（在0.1-104 Hz范围内介电常数为4.3-3.4）和优秀的绝缘强度（7.0MV/cm）。然后,基于此F:Al Ox栅极介电层的n型（In2O3）和p型（有机半导体）薄膜晶体管都表现出可忽略的迟滞和可靠的传输特性,这与报道的用高质量氧化硅（Si Ox）栅极介质层制作的器件相似。综上所述,为克服在有机和金属氧化物TFT中迁移率低、稳定性差和高成本的问题,利用各种功能层调控的方法制备了TFT和TFT传感器,这为TFT广泛应用在光电器件和敏感电子器件等领域打下了坚实的基础。