薄膜晶体管（Thin film transistor，简称TFT）是以半导体工艺为基础的光电显示产业的背板中必不可少的元器件和组成部分。TFT根据其所采用的功能层材料的不同，可分为无机TFT和有机TFT（Organic TFT，简称OTFT）两种类型。其中，OTFT由于其材料来源广、制作成本低以及与柔性制备工艺相兼容的优点，受到了人们的广泛关注；另一方面，作为一类极有发展潜力的功能材料—生物材料，不仅具有来源广和价格低的优势，而且还具有环境友好性和生物体内可降解的优点，在OTFT领域具有广阔的应用前景。近年来，越来越多的生物材料作为功能层被用于OTFT器件的衬底、介电层和活性层；同时，利用生物材料自身所带的特殊功能性官能团，人们也将其进一步应用于与之匹配的生物活性材料的检测和检验之中。但是，到目前为止，生物材料受其自身对极端环境耐受性较低的限制而不能兼容于许多传统的薄膜化工艺，且生物材料在OTFT领域中的研究工作仍然很少。因此，为了探索生物材料在 OTFT器件中的应用，克服困扰生物材料在光电子领域成膜差的难题，本论文从应用基础的角度出发，首先研究了 OTFT器件中界面修饰的机理，引入了喷涂成膜法制备大分子聚合物和生物材料缓冲层，其后重点围绕将生物材料用作 OTFT器件中的界面修饰层的研究而展开，最后在前面的研究基础上制备了基于生物材料的 OTFT探测器。本论文的工作主要包括以下5个部分：　　1．研究了OTFT器件中的界面修饰。　　提出了底接触型器件中，在有机半导体层和源漏电极-栅极介电层间界面引入聚合物介电层材料聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethylmethacrylate，简称PMMA）作为电极缓冲层提高器件迁移率的方法。利用PMMA缓冲层表面平整的特性和疏水的特质，有效改善了生长于其上的大分子有机半导体材料的形貌。当PMMA缓冲层的厚度优化至8 nm时，器件的迁移率从0.0025 cm2/V s提高至0.011 cm2/V s。本研究不仅提出了一种简单有效的器件改良方法，也为聚合物绝缘材料在有机薄膜晶体管器件缓冲层领域的应用做了良好铺垫。　　2.研究了鸟嘌呤作为OTFT器件的界面修饰层。　　通过在二氧化硅介电层表面热蒸发一层2 nm的超薄鸟嘌呤层，降低了二氧化硅介电层表面的陷阱密度，同时中和了该介电层表面的氢离子，从而将器件的迁移率从0.13 cm2/V s显著地提高至0.42 cm2/V s。进一步地，引入了鸟嘌呤/有机层/鸟嘌呤/有机层的层层结构，在极大地降低了器件成本的情况下，通过调整有机层和鸟嘌呤层的膜厚比例，实现了对 OTFT器件迁移率和开关比的调控。在一定范围内，通过提高有机层的比例，可以提高器件的迁移率；通过提高鸟嘌呤层的比例，可以提高器件的开关比，实现了器件性能的可调控性。　　3．研究了脱氧核糖核酸作为OTFT器件的空穴注入层。　　提出在有机半导体层和金属源漏电极之间引入生物材料脱氧核糖核酸（Deoxyribonucleic acid，简称DNA）作为空穴注入层。利用DNA分子的偶极子产生效应，有效地降低了金属与有机半导体层间的接触电阻，使器件的迁移率从0.020 cm2/V s提高至0.104 cm2/V s。同时，DNA空穴注入层在采用不同p型半导体材料（包括并五苯和α-6噻吩）和不同电极（包括银电极和金电极）器件中的普适性也得到了研究。最后，引入DNA空穴注入层也达到了提高器件稳定性的效果。　　4．研究了脱氧核糖核酸溶剂对器件性能的影响。　　研究了传统的有机DNA溶剂—甲醇：水混和溶剂、乙醇溶剂，以及环保性水作为DNA溶剂对器件性能的影响。在源漏电极和有机半导体层间利用喷涂成膜法制备基于水溶剂的DNA缓冲层，不仅有效消除了有机溶剂对有机半导体材料带来的不可逆相变，也降低了介电层表面的陷阱，使器件的迁移率从0.035 cm2/V s提高到了0.153 cm2/V s。　　5．研究了基于DNA和鸟嘌呤层的OTFT传感器。　　利用 OTFT器件中载流子的有效沟道存在于靠近介电层之上的有机半导体层的几个分子层内的特点，我们将生物材料DNA喷涂成膜于栅极介电层和有机半导体层之间，将其作为有效的探测功能层，显著地提高了 OTFT对二氧化氮气体的探测敏感性，并改善了器件的稳定性；同时，采用鸟嘌呤/有机层/鸟嘌呤/有机层的结构，也达到了提高了器件对二氧化氮气体探测性能的目的；通过结合纯有机半导体层器件和鸟嘌呤/有机层/鸟嘌呤/有机层结构器件的探测参数，实现了对二氧化氮和其他五种挥发性物质（包括异丙醇、丙酮、乙酸乙酯、水和醋酸）的选择性探测。　　综上所述，本工作针对如何将生物材料有效并广泛地应用于 OTFT领域的工艺技术难题，创新性地研究了喷涂法在界面缓冲材料和生物材料制备方面的应用；同时，进一步拓展了生物材料在 OTFT界面修饰和基于 OTFT的探测器件中的应用，为生物材料在OTFT及其相关的有机光电子领域的应用打下了坚实的基础。