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随着OLED、柔性显示、RFID射频识别等技术逐步商业化,有机薄膜晶体管（OTFTs,organic thin film transistors）的发展迎来巨大机遇和挑战。近年来,科研人员从OTFTs的半导体材料、介电材料、界面修饰、电极及基底等多方面进行研究,开发了系列性能优异的p型和n型半导体材料及了各种薄膜制备工艺,使器件性能不断提升。但现有的OTFTs器件依然存在综合性能不足、功耗高、稳定性差等致命缺陷,使得其无法满足OTFTs的实际应用。介电层作为OTFTs中的最重要的功能层之一,其在器件的性能表现、驱动电压以及稳定性方面扮演着重要角色。因此高品质、加工方便、低成本的新型介电材料的开发是OTFTs器件产业化进程中不可或缺的一步。本论文1采用有机-无机材料复合策略,通过溶液法的方式,高效地将有机介电材料与无机介电材料进行结合,制备出了集性能优异、加工简易、功耗低、稳定性好等优良特性于一体的OTFTs器件。本文具体工作内容如下:1.利用硅氧烷分子水解原理,使用溶胶凝胶的方法制备三种含不同侧链的聚倍半硅氧烷前驱体,并通过与聚乙烯醇复合,制备了介电常数8-16的三种新型复合介电材料。基于该三种新型复合介电材料制备了高质量、高电容率的介电薄膜,并系统地研究介电薄膜的各方面性能差异。结果表明:硅氧烷分子中侧链基团对复合介电材料的介电常数以及介电层薄膜电学性能以及表面粗糙度、表面能等性质都有重要影响。2.基于三种复合介电材料制备了驱动低至3 V的OTFTs器件,其中又以基于3-氯丙基三甲氧基硅烷的复合介电层的器件在迁移率,阈值电压、迟滞效应以及操作稳定性等方面的性能表现最优。基于该复合介电层的并五苯和C8-BTBT薄膜晶体管器件都表现出极高的迁移率,其中并五苯器件的平均迁移率为5.7 cm2/V·s,最大迁移率达6.0cm2/V·s;而C8-BTBT器件的平均迁移率更是高达28.5 cm2/V·s,最大迁移率达53cm2/V·s。此外,为了避免迁移率的过高评估,引用有效因子r对迁移率进行评价,结果也证实该类器件在迁移率方面的优越性。本文中制备有机-无机复合介电材料的方法,工艺简单、原料易得、成本低廉、且成膜质量好、易于大面积制备。将该复合介电材料应用至有机薄膜晶体管中,不仅能大大降低器件的驱动电压,减少能耗,还能大幅提升器件的综合性能,解决了现有OTFTs器件中功耗、迁移率、稳定性等性能难以兼顾的诸多核心技术问题,为介电材料在有机薄膜晶体管领域中的研究与应用提供了新思路,具有重要的科学意义。