随着功能材料和有机电子科学的不断发展进步,有机半导体材料因其成本低廉、材料来源广、可低温制备、工艺简单、可大面积柔性加工以及具有良好的光电特性等优点受到了越来越广泛的关注,近些年来随着有机半导体器件的蓬勃发展,对器件界面电学性质的理解成为有机电子学发展的重要问题之一。开尔文探针显微镜(Kelvin probe force microscopy,KPFM)是一种无损的、更直接、更准确的表征方法,能够同时得到具有高的空间分辨率和电学分辨率的表面形貌图和电势图,因此它作为一种研究局部电学性质的理想方法,已被广泛用于功函、界面偶极、界面能带弯曲以及电荷捕获等电学特性的表征。本文基于该方法对有机电子器件中的界面电学性质进行研究,主要包括以下研究内容:1.采用KPFM研究了弱外延生长法制备的场效应晶体管器件中的有机/有机异质结界面结构,针对模板层分子为半导体和绝缘体的体系分别进行了研究,发现引入模板层后不仅会对上层有机半导体薄膜的形貌产生诱导优化,其带来的异质结界面电子结构的变化也会对器件的性能产生重大的影响。对于模板层分子为半导体的体系,我们均以并五苯(pentacene)作为上层薄膜,分别以六联苯(p-6P)和5,5’-[二(1,1’-联苯)-4-基]-2,2’-联噻吩(BP2T)两类齐聚物作为模板层,发现虽然它们诱导产生的pentacene形貌相似但两类器件的场效应迁移率却有着3-4倍的差异,通过采用KPFM对两类器件进行研究,我们发现这是由于器件的有机/有机异质结构界面电学性质的不同引起的。在pentacene/p-6P界面处偶极方向为负,pentacene薄膜为空穴传输层,而在pentacene/BP2T界面处偶极方向为正,此时BP2T薄膜成为空穴传输层,更重要的是,pentacene/p-6P界面处存在明显的电荷转移效应使得更多空穴累积在pentacene薄膜层,进一步增强器件中的电荷传输过程。对于模板层分子为绝缘体的体系,基于绝缘模板层三十二烷(C32)和四十四烷(C44)所制备的pentacene晶体管器件性能均明显优于单独生长在SiO2上的pentacene器件的性能,采用KPFM对器件进行表征,发现C32和C44薄膜的引入改变了器件内部的界面电子结构,相比于pentacene/SiO2界面处的负向偶极,在pentacene与绝缘模板层C32(C44)的界面处存在一个更大的负向界面偶极,倾向于在pentacene中累积更多的空穴,使器件性能更佳。2.利用KPFM探索了几种典型模型体系的表面电势分布情况及其在面下结构定位检测中的应用,通过分析上层覆盖材料与面下体相材料之间的界面相互作用对表面电势的影响,对绝缘体、导体以及半导体聚合物与Au-Si图案化导电基底的简单模型体系面下成像的机理和适用性进行了研究和讨论,为相应的复杂多组分有机电子器件面下结构的研究和分析提供了一定的理论基础。研究表明:KPFM对于覆盖绝缘体聚合物的体系有着很好的面下成像效果,并且其成像效果与绝缘聚合物薄膜的厚度无关;而对于覆盖导体聚合物的体系,由于上层导体聚合物的电学屏蔽效应将不能进行面下成像;对于覆盖半导体聚合物的体系,其面下成像情况较为复杂,需要根据结构中上层半导体与图案化基底间的能级匹配情况来具体分析。