有机薄膜晶体管作为微电子技术领域重要的组成部分,因其应用在柔性显示器、化学/生物传感器、射频识别标签、可穿戴电子设备等新兴电子产品中大放异彩。经过几代人的努力,有机薄膜晶体管的器件迁移率从最初10^-5 cm²/Vs到现在普遍大于1 cm²/Vs,甚至可以媲美单晶硅的水平。与无机金属氧化物晶体管相比,有机薄膜晶体管在调控半导体晶体生长、实现低电压下驱动运行等问题还未有效的解决。然而,对于上述问题来说,除了与半导体有关外,绝缘层的表面性质与介电常数的大小分别影响着半导体晶体生长形貌和器件的操作电压。传统的无机氧化物绝缘材料因其具有较大的介电常数可以实现有机薄膜晶体管的低功耗运行,但是它们的表面粗糙度较大、高温的加工过程以及与有机半导体兼容性较差等问题使得它们在应用中具有一定的局限性。聚合物绝缘层由于表面光滑、良好的低温溶液加工性能以及易于与有机半导体兼容等优点而成为理想的候选材料之一,此外,它们还具有优异的机械柔性和可以通过分子设计和化学合成轻松地获得聚合物的结构,从而使绝缘层易于功能化以满足多种用途。因此,开发和制备新型功能化的聚合物材料对于有机薄膜晶体管的发展来说意义重大。在第一章的绪论中,我们对有机薄膜晶体管的发展历程和重要的应用领域进行了简要的阐述,同时我们还介绍了有机薄膜晶体管的基本器件结构及其操作运行的原理,最后,我们对应用在有机薄膜晶体管中的半导体材料和绝缘材料进行了介绍。在本论文的第二部分中,为了探究半导体晶粒大小与器件性能的关系,我们设计并合成了与半导体并五苯结构相似的含萘基的小分子单体,该单体可以与甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯进行传统的自由基聚合反应,得到不同萘基摩尔含量的可溶液加工的聚合物绝缘材料。利用萘基与并五苯结构相似来调控并五苯晶粒大小。结果表明,随着聚合物中萘基摩尔含量的增加并五苯的晶核密度增加而晶粒尺寸在减小,当聚合物中萘基在某一特定含量下,我们能得到更大尺寸、更加均一的并五苯晶体形貌,此时器件的平均迁移率最高为0.31 cm²/Vs。我们的结果表明,更大、更均匀的并五苯晶粒尺寸有利于在有机薄膜晶体管器件中实现更高的迁移率。因此,在聚合物绝缘层上实现良好的并五苯成核密度并因此获得更大和更均匀的晶粒尺寸的设计方案是优化半导体晶体形貌的一种有效策略。在本论文的第三部分中,我们设计并合成了烷基化三联苯单体和含有氰基的烷基化三联苯单体,利用这两种单体分别与甲基丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯通过传统自由基聚合得到了可溶液加工的聚合物材料。这两种聚合物材料具有较高的介电常数,分别为6.8和8.6,说明氰基的引入可以有效提高聚合物的介电常数。另外,这两种聚合物薄膜具有较低的表面粗糙度并且表面没有任何缺陷,同时它们还具有较低的泄漏电流密度和小的介电损耗正切值,说明它们具有较好的绝缘性能。当以这两种聚合物薄膜作为绝缘层应用到六联苯/氧钒酞菁晶体管中,器件的迁移率分别为0.52 cm²/Vs和0.1 cm²/Vs,电流开关比均大于10⁴。在本论文的第四部分中,由于环状碳酸酯基团具有较高的偶极矩,因此我们设计并合成了含有环状碳酸酯结构单元的单体,将该单体与2-甲基-2-丙烯酸-2-（2-甲氧基乙氧基）乙酯和可低温交联的甲基丙烯酸缩水甘油酯通过传统的自由基聚合获得了可进行溶液加工的聚合物材料。由于高极性的环状碳酸酯结构的存在,因此这些聚合物具有较高的介电常数,与此同时,随着聚合物中环状碳酸酯基团摩尔含量的增加,聚合物的介电常数从7.1提高的9.7,这说明环状碳酸酯基团的引入可以提高聚合物的介电常数。另外,通过旋涂仪制备均一、连续的可低温交联的聚合物薄膜,将这些交联的聚合物薄膜放在二甲基甲酰胺溶液,它们只是发生了轻微的溶胀,这显示出它们良好的抗溶剂性,同时这些聚合物薄膜还具有较好的柔性。而且,这些聚合物薄膜具有较低的表面粗糙度并且没有针孔,同时它们还具有较低的泄漏电流密度和小的介电损耗正切值,说明它们具有很好的绝缘性能。我们将这些聚合物材料作为绝缘层应用到p型C₁₀-DNTT的薄膜晶体管中,我们发现,随着聚合物绝缘材料介电常数的增加,器件的载流子迁移率也会随之增加,在10 V的操作电压下,器件的平均迁移率值最高为9.7 cm²/Vs,电流开关比大于10⁵,其阈值电压也较低。我们的结果表明,这种新型的含环状碳酸酯结构单元的聚合物材料在低压操作的OTFTs中具有良好的应用前景。