有机薄膜晶体管(OTFT)是由有机半导体、电极和绝缘层组成的场效应晶体管,是有机集成电路的核心器件。凭借其制备温度低、工艺简单、易于大面积制造及可弯曲等优势,OTFT于近几年受到了广泛关注与青睐。基于过去30年对OTFT理论与应用的研究,其器件性能已取得巨大进展,但OTFT的大规模应用目前仍面临两大制约——首先是OTFT迁移率低,导致工作电压大；其次是器件可靠性差,尤其是阂值电压不稳定性,阈值电压对栅电压扫描方向的依赖形成了转移特性曲线的电流回滞现象。多年来对电流回滞的起源有几种不同的解释,比如：二氧化硅表面三SiOH基团作为电子陷阱的充放电、空气中与界面处水和氧气的电化学反应,及共轭聚合物中极化子-双极化子的转化等,但至今没有一个理论能够全面完整地解释OTFT中的电流回滞。本文将单壁碳纳米管(SWCNT)嵌入到有机共轭聚合物聚[(9,9-二辛基芴基-2,7-二基)-Co-并噻吩](F8T2)中作为混合物品体管的沟道材料,在10μm到1,000μm范围内改变器件的沟道长度,通过分析一系列沟道长度器件的电流回滞现象,提出了“水氧电化学辅助下双极化子形成与分解”模型——短沟道混合物器件中SWCNT在源漏间形成“渗透”网络,其回滞现象类似纯碳纳米管器件,主要由水氧电化学作用引起；而长沟道混合物器件的导电特性由F8T2中的电子跃迁主导,其电流回滞的起源为水氧电化学作用辅助下的极化子-双极化子转化,回滞窗口的大小与沟道长度、光照、测试温度等有关。值得说明的是,过去文献中提出的极化子-双极化子转化理论认为双极化子是在负栅压即器件开态下形成的,而本文提出的模型中双极化子的形成发生在正栅压即器件关态下,并与电化学反应的产物OH-离子结合,以(BP2+-OH-)复合体的形式存在。由双极化子参与的电流回滞对光照的响应不局限于F8T2的带间吸收光,超出吸收波长范围的光照也能让双极化子复合体分解。该极化子-双极化子转化过程也是一个热激发过程,通过变温实验求得(BP2+-OH-)复合体的热激活能为0.29 eV。综上所述,“水氧电化学辅助下双极化子形成与分解”模型是一个统一理论模型,不仅可应用于低导电性的有机材料OTFT,同时也适用于基于碳纳米管、石墨烯等高导电性材料的薄膜器件,该理论将对OTFT的大规模应用提供指导依据。