有机场效应晶体管作为21世纪最受关注的有机电子器件之一,获得了空前的发展。它相对于无机晶体管具有一定的柔性以及可大面积制备等优点,有望在电子纸、传感器和射频识别卡等方面得到广泛的应用。其器件性能主要受各部分材料的选择以及器件制备工艺的影响,其中,有机半导体材料作为有机场效应晶体管的活性层,对器件性能起着决定性作用,因此受到了科研工作者的广泛关注。因此,我们可以通过测试有机单晶场效应晶体管来探索分子结构与传输性能之间的关系,从而为设计合成具有更高性能的有机半导体提供更加有效的策略与方法。1.将氯原子引入吡咯并吡咯烷酮低聚物,探索了氯原子对有机半导体材料对材料的电子结构与分子堆积方式的影响。研究表明:氯原子引入使得化合物的主链发生了扭曲,分子的共轭程度降低,造成分子的能级下降,最大吸收波长蓝移。密度泛函理论证实了上述光电性质及分子构型;单晶结构证明氯原子的位阻效应导致其分子的共轭程度发生改变,扭转角达60°。通过物理气相传输法制备了其有机微纳晶并进行有机单晶场效应晶体管器件性能的表征,结果表明氯取代后半导体材料的迁移率最高可达1.5 Cm2 V-1 s-1,是未取代材料的2倍。2.采用一种线性并苯分子与萘酰亚胺分子稠合的新型给体-受体结构并研究了氟原子对这种新型给体-受体结构性能的影响。研究表明这种新型材料在氟取代后其最大吸收波长会蓝移并且能级下降,这是由于氟原子的强吸电子效应引起的。制备基于这类材料的有机单晶场效应晶体管器件,结果表明氟取代的材料比未被氟取代的材料表现出更好的电学性能,其迁移率提高两倍,阈值电压更小,开关比更大,器件更稳定。3.探索了氰基取代基对二维并苯分子的载流子传输性能的影响。结果表明,氰基取代基位置不同对材料的自身性质如光学、电化学具有很大的影响,同时会改变分子的构型,对其分子的共轭骨架最大可产生36°的扭曲,影响了分子排列。并且,其单晶晶体管器件的传输特性也由于氰基位置的不同而产生不同的影响,发生了传输极性的改变,这可能是由于氰基位置不同,其产生的电子效应以及位阻效应也不同,进而影响化合物的能级及分子排列。研究表明:取代基位置可以实现有机半导体材料不同极性的传输。