由于在大面积柔性有机电子产品中潜在的应用前景,有机场效应晶体管（Organic Field Effect Transistors,OFETs）作为最重要的电学元件之一,成为了有机电子学的前沿研究领域。大面积超薄二维有机半导体单晶（2DCOS）结合了有机单晶中分子排列长程有序以及二维（2D）材料较好柔韧性的优点,是研究材料结构与性能关系、揭示有机半导体材料的本征性能、构筑高性能OFETs和大规模柔性集成电路的最佳选择。同时,超薄的2D材料也被期望展现出一些三维块体材料所不能实现的光电特性。本文主要针对超薄2DCOS的生长及其高性能光电器件方面开展系列研究,主要内容如下:1、通过材料的设计,在水面上生长出了3种n型2DCOS,分别为呋喃噻吩醌式样品（TFT-CN）,喹诺酮类低聚噻吩样品（2DQTT-o-B）和2-（1,3-二硫醇-2-亚基）丙二腈基样品（NDI3HU-DTYM2）。生长的2DCOS尺寸最大达到毫米级,垂直方向仅有少数几个分子层。进而,用银/金复合电极代替传统的单一金属电极,既实现了电极与n型半导体的功函匹配,又保护了电极的稳定性。基于n型2DCOS的场效应器件在室温和大气环境中展现出较高电子迁移率(最高1.36 cm² V^-1s^-1,平均1.08 cm² V^-1s^-1),是目前报导的n型OFETs中性能最高的之一。2、本文精心的设计了TFT-CN这种红外敏感的有机材料并制备了厚度仅为4.8 nm的2D单晶薄膜。在此基础上,构筑了超高灵敏度的红外光电晶体管（near-infrared phototransistors,NIR OPTs）。光电晶体管在强度为179.5μW cm^-2的近红外光照射下,表现出了很高的响应度和外部量子效率,分别为9×10⁴ A W^-1和4×10⁶%。此外,器件显示出5×10⁵A W^-1的敏感度和6×10¹⁴ Jones的归一化探测度。进而,通过与相同方法制备的厚度为32 nm的微纳晶对比,可以证明,2DCOS作为半导体层,能有效的增强场效应晶体管的栅压稳定性。并且由于超薄沟道在器件关态时处于完全耗尽层,基于2DCOS的器件得到了极低的关态暗电流（0.3p A）。这证明了2DCOS可以作为制备高灵敏OPTs的理想材料之一。3、本文基于2DCOS,实现了低压操作的p型和n型晶体管及电路基本单元的构筑。利用水面作为基底,制备出厚度仅为1.8 nm的TFT-CN单层晶体。将超薄晶体转移到Al₂O₃介电层上,形成了紧密贴合的半导体/介电层界面,并且得到了高性能低压操作的n型晶体管。在此基础上结合p型单晶,成功构筑了低压（4V）操作反相器,增益为27。