晶体管作为集成电路的最重要的组成部分之一,其性能的提升为微电子技术的发展提供了重要的技术基础。有机晶体管由于其中半导体分子之间通过弱范德华力进行键合,薄膜中的分子相对无序。较多的结构缺陷限制了载流子的传输,通常情况有机晶体管的载流子迁移率相对常规无机材料的器件更低,因此有机晶体管不适合用于对开关速度要求非常高的应用中。尽管如此,有机半导体有着独特的加工方法,大多数有机层通过配置有机前驱体液,在常温下可以通过诸如溶剂的旋涂,喷墨印刷和棒式涂布的方式制得。与传统的无机半导体的制备过程相比,可以显著降低加工制造成本。对于需要大面积覆盖,灵活结构,低温处理,尤其是低成本处理的应用极具竞争力。此外,有机半导体薄膜能在弯曲状态或粗糙表面例如纸质柔性基板上构建电路,激起了学术和商业市场的极大兴趣。目前已经能够制造出迁移率与传统非晶硅薄膜器件相比拟的有机薄膜晶体管,但因有机半导有机体分子的无序性包括物理晶向的无序和能量无序,在很多方面传统的无机半导体器件物理理论并不能完全适用于有机材料器件,目前尚未有一种统一的模型能够描述载流子在有机薄膜中的输运和解释一些非理想现象。因此提出一种可行的评估器件质量的统一方法显得尤为重要。本文采用基于π-π共轭小分子材料并五苯,制备了一批不同沟道长度的底栅薄膜晶体管,包括顶电极和底电极两种结构。使用溶剂汽相退火工艺对器件进行了后处理,先从常规参数的角度,使用对比实验的方法分析、研究了退火溶剂对器件性能的影响。发现选用的溶剂极性和与水共沸对退火后器件的阈值电压和亚阈值斜率的影响较大。使用极性与保护层相似的溶剂处理后的器件,多数器件的阈值电压都降至1V左右,尤其是经过丙酮溶剂处理的器件阈值电压不大于0.8V,开关比提升了大于一个数量级,以及有效迁移率提升了一倍。从原子力显微镜观察到溶剂汽相退火带来的有机薄膜分子的重新有序排列,填补了分子间的空隙,形成了颗粒更大的结晶。这对有机半导体与栅绝缘层之间的界面陷阱以及晶界之间的陷阱具有一定的修复作用。此外,我们从状态密度的角度来评估载流子在器件中的传输性能。推导了有机状态密度的提取过程,并应用于器件。使用指数状态模型提取了器件的深态特征能量。从器件物理的角度,溶剂汽相退火工艺对能量无序起到了改善,表现为所提取深态的特征能量的减小,以及状态密度的分布向传输能级收窄,集中于传输能级附近,深能量态的载流子数目减少,载流子在常温下更容易激发。综上所述,本文从状态密度的角度解释了溶剂汽相退火工艺对并五苯薄膜器件缺陷的修复过程,及其背后的物理机制。发展了使用深态特征能量来量化评估载流子从深陷阱中释放大致需要的能量的方法,具有较强的可行性与通用性。此外,发现选用极性合适的溶剂,该后处理工艺能够有效的降低器件的阈值电压,与无机晶体管相兼容,为开发低功耗的便携设备提供了新的选择,为无机材料晶体管到有机薄膜晶体管的过渡提供了良好的技术基础。