绝缘组分在提高有机半导体材料的溶解性能,可加工性能,环境稳定性和电学稳定性等方面具有重要作用。本论文主要以绝缘组分/有机半导体材料复合体系为研究对象,系统地研究成膜过程中各种影响因素对复合薄膜体系相分离行为和相界面结构的影响,探讨了复合薄膜相分离机制,发展了表面聚集诱导的垂直相分离调控方法,并探讨了其在有机场效应晶体管中的应用。设计合成了高性能给体-受体聚异靛蓝衍生物,并研究了聚合物结构差异与其薄膜半导体性能的关系。具体研究成果如下:1. P3HT/PMMA复合体系垂直相分离调控及其应用研究了聚(3-己基噻吩)/聚甲基丙烯酸甲酯(P3HT/PMMA)溶液成膜过程中聚合物的结构特性、成膜条件以及基底的物理性质对复合体系薄膜相形态的影响,发现P3HT组分趋向于在薄膜的表面聚集,从而实现了 P3HT/PMMA复合薄膜的垂直相分离与调控,形成P3HT位于顶层,PMMA位于底层的双层薄膜结构,发展了一次成膜同时制作有机场效应晶体管器件半导体层和绝缘层的一步法新工艺。该体系与方法得到的器件,适用于柔性基底,制备的柔性器件载流子的迁移率最高达到0.012 cm2V-1S-1,开关比达到2×105,表现出优良的载流子传输性能。2. P3HT超薄膜的制备及其传感性能研究进一步研究发现,利用P3HT/PMMA共混薄膜表面诱导相分离方法,可实现P3HT薄膜厚度的调控。通过将P3HT/PMMA薄膜剥离、转移和选择性溶解PMMA组分,制备出 P3HT 薄膜。PMMA/P3HT 比例为 10/1、20/1、40/1、60/1、80/1 时,得到的P3HT薄膜厚度分别为7.4 nm,5.2 nm,2.8 nm,2.2 nm和1.9 nm。研究P3HT薄膜厚度与载流子传输性能和传感性能的关系,发现随着P3HT薄膜厚度降低,载流子迁移率略有下降,但氨气传感性能迅速提高。1.9 nm的P3HT超薄膜因具有单分子层厚度,氨气传感性能最优,灵敏度达到31.11 %,响应和恢复时间分别为8.19 s 和 79.36 s。3.高性能给体-受体共轭聚合物的设计合成及其应用基于材料稳定性和优异电学性能的考虑,研究基于双(6-溴-1- (2-癸基十四烷基)2-氧吲哚3-亚基)苯并二呋喃-二酮(BIBDF)作为受体(acceptor),头头相接(HH),头尾相接(HT)和尾尾相接(TT)的三种十二烷基并噻吩作为给体(donor)的 PBIBDF-HH , PBIBDF-HT 和 PBIBDF-TT 共轭聚合物。研究了三种 PBIBDF类聚合物的绝缘侧链位置不同,对于分子能级,分子堆积,分子取向和薄膜形貌等凝聚态结构的影响。密度泛函理论计算表明,聚合物HOMO能级的差异主要是由于靠近BIBDF-噻吩键的烷基取代基比靠近噻吩-噻吩键的烷基取代基有更大的空间位阻造成的。PBIBDF类聚合物具有优良的空穴和电子传输性能,其中PBIBDF-HH器件的最大电子迁移率为1.23 cm2 V-1 s-1;最大空穴迁移率为0.37 cm2 V-1s-1。应用PBIBDF-HH/PMMA复合体系制备PBIBDF-HH超薄膜,研究该超薄膜的表面形貌及载流子传输性能。