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有机场效应晶体管因相对于无机晶体管具有质轻、材料来源广、可与柔性基底兼容等众多优点而越来越受到人们的关注。经过过去几十年的研究发展，科学家们在该领域取得了显著的进步。然而易合成，高产率且空气稳定的有机半导体材料仍是非常少，合成此类化合物仍是研究者的主要努力目标之一。此外，分子结构与分子堆积，分子堆积与-载流子传输性能这些有机电子学的基本科学问题也没有解决，如何通过调控分子结构来获得高性能的器件依旧难以实现。本论文主要以6，13-二-氯并五苯(DCP)为有机半导体层，构筑了有机薄膜场效应晶体管、有机微纳米结构场效应晶体管和有机单晶场效应晶体管，并对其进行了优化和分析对比，内容及成果总结如下:
1.详细研究了氯原子的引入对并五苯分子的物理化学性质的影响。因为氯原子的引入，分子的HOMO轨道降低，分子中6，13位的反应活性位点得到保护，因而分子的稳定性大大增强。我们采用真空蒸镀的方法构筑了基于DCP的薄膜晶体管，其空穴迁移率达到0.2cm2V-(l)s-1，且器件具有良好的空气稳定性和重现性。
2.采用溶液法制备了DCP的微纳结构，通过优化各种实验条件发现，当用氯苯为溶剂时，可以得到形貌规则、晶形良好的微纳晶体，而以邻二氯苯为溶剂时，则可以得到大面积、定向有序的微纳米带。进一步构筑了基于这两种微纳米结构的场效应晶体管，实验结果显示，两种晶体管对光具有不同程度的响应:由氯苯得到的微纳米晶体迁移率高达为1.1cm2V-(l)s-1，光敏系数(P)达到478，光响应系数(R)达400。由邻二氯苯得到的微纳米晶体迁移率最高为0.2cm2V-(l)s-1，光敏系数高达1.3×103，而光响应系数为63A/W。
3.采用物理气相传输法(PVT)制备了DCP的单晶，AFM、XRD和TEM测试表明该方法的得到的晶体具备很高的质量，随后我们采用“金膜掩膜法”构筑了基于该单晶的有机场效应晶体管，其性能高达9.0cm2V-(l)s-l，是已报道的p-型半导体最高性能之一。进一步研究发现其高性能源于其晶体内部DCP分子的排列，分子在晶体中呈侧滑的面对面堆积，相邻分子之间重叠面积很大且π-π相互作用非常强，理论模拟和TEM表征均证明该晶体沿π-π堆积的方向生长，而在器件中，该方向即为电流的传输方向，因此基于DCP单晶的有机器件可以取得如此高的性能。该结果也进一步验证了，π-π堆积方式有利于载流子的传输。