当前,挥发性有机化合物(Volatile organic compounds,VOCs)的排放已造成了严重的环境问题,威胁人类的健康。因此,检测ppb量级VOCs分子的浓度对于评价室内外空气质量和人体健康状况具有重要意义。传统VOCs分子检测的方法是气相色谱,灵敏度高、选择性强、可以实现定量分析,但也存在仪器体积大、成本高、检测周期长等问题,无法满足在环境中进行快速实时检测的需求。因此,研发一种可以实现微型便携、高灵敏度、快速检测的VOCs气体传感器具有重要的应用价值。传统的气体传感器主要以金属氧化物半导体材料为主,但针对VOCs检测往往存在灵敏度不足或特异性较差的问题。与无机材料不同,有机半导体材料拥有丰富的官能团,与VOCs之间存在多种非共价相互作用,如π-π作用、氢键、电荷转移等,在解决部分VOCs气体传感器灵敏度与选择性的问题上可以发挥意想不到的重要作用。有机场效应晶体管(Organic field-effect transistor,OFET)是一种发展迅速的新型器件,具有制作简单、低成本和可印刷等优点,近年来受到了相关研究人员的广泛关注。本文制作了一系列基于有机半导体材料的OFET气体传感器用于检测典型的有毒有害VOCs气体,并通过搭建的动态气体测试系统,验证了OFET传感器对甲苯和甲基膦酸二甲酯(DMMP)气体的动态检测能力。具体研究内容如下:1.为了解决部分VOCs气体特异性不足的问题,利用含共轭结构的有机半导体分子与苯类VOCs之间π共轭吸附来改善特异性,制作了基于并五苯和聚-3己基噻吩(Poly(3-hexylthiophene),P3HT)的OFET气体传感器,研究了OFET器件的电学特性和对苯类气体的检测能力。研究结果表明,π共轭吸附可以有效改善苯类VOCs检测特异性不足的问题。2.为了实现神经毒剂模拟剂DMMP的痕量检测,我们制作了杯芳烃修饰的OFET气体传感器,研究了其电学特性及对DMMP的气敏特性。研究结果表明,利用杯芳烃分子与极性分子DMMP之间的氢键相互作用可以明显提升OFET的气敏性能。3.在静态测试研究基础上,为了模拟自然环境下的动态检测过程,搭建了动态气体检测系统,对甲苯和DMMP气体进行了动态测试。研究结果表明,OFET气体传感器在敏感材料和器件结构等方面需要继续优化以满足实际应用的需求。