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有机场效应晶体管(Organic Field-Effect Transistor,OFET)又名有机薄膜晶体管,是基于传统的无机场效应管的基础上发展起来的一种有机电子器件,它具有低功耗、重量轻及体积小等优点,因而自问世以来就受到了研究人员的普遍关注。目前它的性能已经接近甚至超过非晶硅场效应晶体管的水平,未来有望广泛应用于有机电致发光显示和大规模集成电路等领域。随着新型有机敏感材料的开发,OFET器件也被尝试运用于化学分析物和气体的检测。本文以氧化铟锡玻璃作为衬底,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和丝素蛋白(SF)作为介电层,并五苯薄膜作为有源层,制备了底栅顶接触结构的OFET器件。通过研究OFET器件的电学特性和对二氧化氮(NO2)气体的气敏特性,进一步地探讨了器件的工作机理,并分析了工艺条件对器件性能的影响。具体研究内容如下:(1)SF介电层OFET的NO2传感器的研究。分别制备了PMMA单层、SF单层和PMMA/SF双层介电层的OFET器件。与另外两种器件相比,PMMA/SF双介电层的OFET器件表现出了最好的电学性能。然后,我们取基础性能最好的PMMA/SF器件,将其作为气体传感器,研究了它对NO2的敏感特性。测试结果表明,该器件在室温下对NO2气体表现出了较好的感应灵敏度和响应速度,可以探测低至10 ppm浓度的NO2气体,而且对50 ppm浓度的NO2气体达到了20%的响应度。通过原子力显微镜(AFM)对薄膜形貌进行表征,我们认为器件气敏性能的提升主要归因于SF薄膜更大的表面积和独特的多孔结构,以及SF分子数量庞大的氨基和羟基与NO2气体分子之间较强的相互作用。(2)溶剂辅助退火SF介电层OFET器件的研究。在前面制备的高性能PMMA/SF双介电层OFET器件的基础之上,通过优化退火工艺,进一步提高了器件的电学性能。测试结果表明,在热退火之前,使用乙醇进行溶剂辅助退火,可以降低SF薄膜的表面粗糙度和表面能,从而降低器件的电荷陷阱密度和接触电阻,提高载流子迁移率。而通过对溶剂辅助退火的器件进行气敏测试,我们进一步完善了对SF提升器件气敏特性原因的分析,认为氨基和羟基与NO2气体分子之间的相互作用是器件性能提升的最主要原因。综上所述,本论文研究了以SF为介电层的OFET器件的NO2气敏特性,为生物材料在OFET气体传感器中的应用打下了基础。