聚合物半导体是一种兼具高稳定性和柔性特点的材料。由于可大面积制备和较高的场效应迁移率、开关比,提供了其在集成电路、传感器等领域发展的可能性。作为聚合物半导体的重要组成部分,基于给体-受体（D-A）结构的共轭聚合物半导体也愈发受到了科研界和产业界的关注。这种材料分子链中给体和受体间的相互作用,形成了更有利的电荷传输,从而得到了相比前几代有机半导体较高的迁移率,这也成为了制备晶体管更好的选择。共轭聚合物不仅可以像硅基半导体分为单极性的p型半导体和n型半导体,而且可能会同时具有p型和n型,即双极性特性。DPPT-TT就是传统的双极型半导体,而IDT-BT是典型的p型半导体。DPPT-TT和IDT-BT在自然界都存量丰富,并且具备很好的环境稳定性。人们通过简单的溶液法工艺就可以较低成本地制备晶体管。因此,这两种共轭聚合物材料受到了人们的青睐。然而,当共轭聚合物半导体运用到场效应晶体管制备时,依旧存在着性能上的不足,例如载流子迁移率、阈值电压、接触电阻等衡量晶体管优劣的关键电学参数还有待提升。因此,研究人员寻找了多种提升晶体管性能的途径,其中沟道掺杂被证明是一种有效调控晶体管性能的方法。沟道掺杂对晶体管有源层材料载流子浓度的增加,有序度的提升、半导体/介电层界面优化和电极接触势垒的降低以及缺陷填充上都会产生帮助。本文通过溶液法掺杂优化共轭聚合物有机半导体的关键电学参数,使用了N,N-二甲基苯胺四（五氟苯基）硼酸盐（DTB）有机盐作为掺杂剂,分别研究了其在双极型半导体DPPT-TT和单极型半导体IDT-BT中的掺杂效果和性能提升原因。本文的主要内容和创新点如下:（1）.有机盐DTB的物理性质及其对共轭聚合物薄膜的掺杂特性本工作对DTB的物理性质和对共轭聚合物的掺杂特性做了研究。通过循环伏安法（C-V）测试,发现其LUMO能级在-3.65 e V处,HOMO能级低于-6.65e V。通过紫外吸收谱得到了其作为掺杂剂可以在双极型和p型共轭聚合物薄膜中产生极化子。同时,通过电子顺磁共振（EPR）实验也发现了掺杂产生的电荷转移效应。但是在n型共轭聚合物中没有明显的极化子产生和电荷转移现象,因此也确认了有机盐DTB是p型掺杂剂。进而,为了研究DTB材料的导电性和掺杂薄膜的导电性,将浓度为0 wt%-10 wt%的有机盐和0 nm-30 nm的有机盐分别溶解和蒸镀到共轭聚合物薄膜内部和表面上。通过I-V曲线的测试表明有机盐有导电性。薄膜掺杂少量有机盐后能增加薄膜的载流子浓度,电导率有提升但很小。（2）.有机盐DTB掺杂双极型共轭聚合物DPPT-TT晶体管电学性能的调控基于能带和掺杂性质的实验结果,为了研究有机盐DTB在双极型DPPT-TT薄膜晶体管中的掺杂效应,制备了顶栅底接触交错结构的薄膜晶体。以金作为接触电极,加入0 wt%-5 wt%有机盐DTB后的DPPT-TT薄膜作为有源层。实验结果显示,掺杂有机盐后DPPT-TT晶体管的阈值电压与未掺杂的晶体管相比从-8.4V提升到了-6.9 V,亚阈值摆幅从3.9 V·dec-1变为了3.5 V·dec-1,开关比都保持在了10~4数量级。同时,迁移率从0.28 cm~2/Vs明显提升至0.74 cm~2/Vs。实验也发现晶体管性能并非随着掺杂浓度的上升而不断增强,呈现出一个倒“V”型的现象。掺杂浓度继续上升时,晶体管迁移率开始下降,并且开关比明显降低。这些最优的晶体管性能对应的掺杂浓度都是0.8 wt%。通过TLM法提取接触电阻发现掺杂浓度为0.8 wt%的晶体管,接触电阻从1.1×10~6Ω变为0.1×10~6Ω,下降超过一个数量级。进一步通过低频噪声分析（LFN）得到掺杂晶体管的陷阱态降低为原来的一半。掺杂填充了接触上和沟道内的陷阱态,提升了电荷在电极接触附近以及沟道内的传输。最后,DPPT-TT作为双极型半导体,电子电流的开启电压转换点向更大的正电压方向移动,符合掺杂特性。这些结果表明,掺杂浓度为0.8 wt%的有机盐在双极型半导体DPPT-TT内可以通过调控薄膜内的陷阱态并且优化接触,能够有效提升双极型半导体DPPT-TT薄膜晶体管的电学性能。（3）.有机盐DTB掺杂p型共轭聚合物IDT-BT晶体管电学性能的调控有机盐DTB作为掺杂剂被证明对双极型共轭聚合物薄膜是有效的,但是性能的提升是有限的。可推断DTB作为p型掺杂剂在单极型p型半导体内的作用可能会更有效。因此,本工作使用有机盐DTB作为掺杂剂制备了顶栅底接触的IDT-BT晶体管,掺杂后的IDT-BT晶体管显著提高了性能。当掺杂浓度达到1wt%时,空穴迁移率从0.32 cm~2 V-1 s-1提升到1.15 cm~2 V-1 s-1几乎增加了4倍,阈值电压从-38 V降低到0 V,亚阈值摆幅由3.96 V·dec-1降低到了2.4 V·dec-1。此外,系统的电学表征显示掺杂器件的接触电阻和活化能显着减少,这表明掺杂能够对电极接触状态以及对半导体薄膜的有序程度都有提升。同时,通过变温电学实验发现掺杂后的关态电流随温度有明显变化,说明掺杂离子随温度可以不断被激活。紫外光电子能谱（UPS）表明费米能级向传输能级靠近了0.22 e V,并且随着浓度增大数值不断变大。低频噪声分析表明陷阱态浓度从19.9×1012 e V-1cm~2有效下降到3.5×1012 e V-1cm~2,下降了近一个数量级,掺杂使得电荷在半导体体内以及电极附近的捕获和释放概率降低。当掺杂浓度变高时陷阱密度会增加,解释了高掺杂浓度下IDT-BT晶体管性能的下降的原因。同时发现,在高掺杂浓度下,晶体管的栅控特性逐渐消失。通过系统的研究有机盐在p型半导体内的掺杂机理,深入理解了有机盐在p型半导体IDT-BT内的作用,大幅优化了器件性能。结果表明使用有机盐掺杂剂实现高性能有机场效应晶体管是一个有希望的途径。