有机薄膜晶体管(OTFT)在有源驱动阵列、有机逻辑器件、射频标签及传感领域具有巨大的应用价值，提升其综合性能来推进实用化是目前研究的热点。本论文对有机异质结的形成机理和积累效应进行研究，利用苝酰亚胺异质结来提高有源层中自由载流子浓度，并通过优化绝缘层来改善有源层的结晶质量。此外，探索苝酰亚胺衍生物薄膜对水合肼的气敏传感。
　　首先，研究有机异质结电荷积累效应在OTFT中的作用。选用全氟酞菁铜和并五苯制备非连续累积型异质结，比较研究异质结在沟道处的掺杂作用和电极处的增强注入作用。基于有机-有机界面能级排列理论确定全氟酞菁铜的最低未占用分子轨道(ELUMO)钉扎于并五苯费米能级(EF)之上，从理论上证明有机pn异质结界面两侧载流子浓度的显著提升。基于沟道掺杂和增强电极注入的双重优化作用，并五苯OTFT性能得到极大改善。
　　其次，研究有机pn异质结的形成机理。分析确定界面势垒有益于形成积累型异质结的特性，结合界面势垒和p型、n型材料间EF差建立理论模型，并在OTFT中进一步研究。2nm PDI及其衍生物PDI-1/PDI-2作为非连续薄膜来修饰并五苯OTFT，随着修饰层ELUMO降低，异质结两侧材料的EF差进一步增大，在与界面势垒的共同作用下，两侧载流子累积效果进一步增强，自由载流子浓度明显提升，进而有效地优化晶体管性能，并可以控制OTFT从增强型转变成为耗尽型。
　　再次，分析异质结形成条件的影响。控制PDI-3的膜厚和沉积速率，建立沉积速率与晶粒尺寸、积累效果之间的关系，并确定最佳厚度。应用并五苯为非连续修饰层、PDI-3为有源层构成异质结OTFT，其性能相比原始PDI-3器件提升显著。
　　此外，应用复合绝缘层改善OTFT性能。基于聚乙烯醇和聚甲基丙烯酸甲酯/聚甲基丙烯酸缩水甘油酯组成的复合绝缘层制备了酞菁铜OTFT。利用两种有机高分子材料性能互补，提高复合绝缘层的综合性能：高介电常数(6.0)、疏水性、超平滑表面(1.47?)，酞菁铜的结晶质量得到有效改善。与相同厚度单绝缘层器件相比，复合绝缘层器件性能得到显著改善。
　　最后，探索苝酰亚胺衍生物薄膜对水合肼的气敏传感。将苝酰亚胺衍生物沉积于光纤端面上，建立由肼蒸汽浓度与敏感薄膜折射率之间的关系，巧妙增大光纤端面面积提高薄膜质量，研制一种同时检测肼蒸汽浓度和温度的双参量传感器。该气敏传感器性能优异，且具有全光学系统、体积小、重复性好、可靠性高等优点。