有机场效应晶体管是有机电子学的主要研究方向之一。有机光敏场效应管(photoresponsive organic field-effect transistor, PhotOFET)是有机场效应管的一种重要应用。作为一种新型的光电转换器件,它可应用于光开关、光传感器、光探测器等。与传统的无机光探测器相比,PhotOFET的响应频谱较宽,响应度较高。并且在柔性衬底上制备的PhotOFET还可以实现便携、可挠曲的特性。另外,与有机光电二极管相比,PhotOFET集光探测与信号放大的功能于一体,具有更高的灵敏度和更低的噪声。有机小分子半导体材料具有固定的分子质量、稳定的结构和物理特性,有利于形成规则有序的固态堆积,且适合采用真空蒸镀这种简单的物理气相沉积方法制备。本论文的工作主要围绕以有机小分子为活性层的高性能PhotOFET的结构设计、优化与性能研究展开。研究了源/漏电极材料和电极缓冲层对PhotOFET性能的影响,并制备了一种以混和平面/体异质结为活性层的近红外PhotOFET。(1)对以酞菁钯为活性层单层PhotOFET的研究表明,铝源/漏电极与酞菁钯的肖特基接触有利于增大器件的光生电流,并使器件可以在开态条件下同时获得较高的光响应度和光/暗电流比。论文中同时讨论了金、铝源/漏电极对并五苯PhotOFET性能的影响。(2)对源/漏电极的缓冲层研究表明,通过在PhotOFET的金源/漏电极与并五苯活性层之间引入C60电极缓冲层,降低了金与并五苯界面的空穴注入势垒,从而增大了器件的场效应迁移率,减小了阈值电压,并且显著提高了并五苯PhotOFET的光响应度。这个经过C60缓冲层修饰的并五苯PhotOFET在零栅压下,获得的最高光响应度可达4.27A/W,这一指标高于目前报道的大多数PhotOFET。同时该器件可获得5×104较高的光/暗电流比。实验中还对C60电极缓冲层的厚度进行了优化,讨论了活性层的表面粗糙度对最优化缓冲层厚度的影响。(3)我们设计了一种可应用于近红外PhotOFET的新型混合平面/体异质结结构。与传统的单层、双层平面异质结及单活性层PhotOFET相比,混合平面/体异质结PhotOFET出色的光敏特性表明,采用体异质结光生激子产生层与高迁移率的载流子传输层形成的平面异质结结构可以有效地提升PhotOFET的性能。