近年来,物联网、人工智能、可穿戴电子等科技的崛起对传感器提出了更高水平的需求。其中,气体传感器的发展进入到了微型化、智能化和多功能化的新阶段。有机场效应晶体管（Organic Field-Effect Transistor,OFET）相比于传统的电阻型器件,由于其小尺寸、高集成、低成本、易制备、室温工作,同时兼具多参数检测、信号放大和材料结构可设计等独特优势,在当前气体传感的研究中备受关注。目前,有机场效应型气体传感器已经取得了一定的研究进展;然而,其室温下灵敏度低,响应/恢复速度慢,选择性差,功能单一,以及与柔性电子皮肤兼容性差仍然是有机场效应型气体传感器研究过程中所面临的重要挑战。针对以上技术问题,本论文以有机场效应晶体管作为传感单元,在对器件的制备工艺和结构进行优化设计的基础上,探究了其在智能传感领域的应用。主要研究工作分为以下三个方面:1.基于溶液相转化原理制备了多种结构化聚合物半导体超薄膜,并用于NO2气体的超高响应探测。本章通过改变相转化过程中薄膜沉浸时间和溶剂性质,成功实现了对多孔薄膜孔隙尺寸和孔隙率的可控调节,其中,当溶剂为氯苯,相转化沉浸时间为3 s时,所获得的多孔PCDTPT超薄膜晶体管显示了对NO2的优异气敏性能;其检测下限可低至sub-ppm量级;对于30 ppm NO2响应值高达2.5×106%,比目前已报道的最高响应的有机场效应型NO2传感器响应值高出一个量级以上;此外,相比于致密PCDTPT超薄膜,多孔结构还有效改善了PCDTPT对NO2的选择性;理论分析表明高响应源于导电沟道的暴露,多孔结构为气体分子的扩散提供了直接的通道,促进了气体分子和沟道内载流子的直接相互作用。本工作首次利用相转化法实现了有机半导体薄膜的结构化,该方法具有良好的普适性,且高效可控、绿色环保,为构建气敏性能优异的有机气体探测器开辟了新思路。2.利用室温环境下有机半导体对气体分子缓慢的响应/恢复现象,基于单一有机场效应晶体管首次设计并构建了超柔性可贴合“器官损伤记忆系统”,并用于模拟有害气体泄漏对人体产生的损伤现象。在不引入额外存储元件的前提下,PCDTPT薄膜晶体管对NO2分子持续的吸附能力和缓慢的解吸咐速率实现了传感探测和信息存储双重功能的集成,展现了“气体控制型忆阻行为”;基于此气敏特性,单一有机薄膜晶体管能够对单次长时,以及长期反复的NO2泄漏所产生的传感信号进行存储和累积,从而实现了对人体暴露于有害气体环境下时,气体的吸入、代谢以及器官累积损伤现象的模拟。该系统突破了有机场效应晶体管在传统气体探测方面的单一应用,显示了在未来可穿戴智能健康监护设备和无创诊疗等方面的重要应用潜力。3.利用场效应晶体管多参数特性,设计并构建了以空气为绝缘层的有机单晶场效应晶体管,并用于气体种类的选择性甄别。单一ZnPc单晶场效应晶体管实现了对NO2、SO2和H2S三种气体的探测,且检测下限均低于50 ppb;其中,对10 ppm NO2和20 ppm H2S响应分别高达220%和3566%;利用线性判别分析模型整合器件在不同气体环境下多个场效应参数的变化情况,结果显示,该器件对三种气体展现了良好的甄别能力,区分成功率高达92%;理论分析表明气敏响应源自气体分子对半导体内部浅缺陷的调控,完全暴露的导电沟道增强了器件的敏感性。该方法为实现高性能、低功耗、高集成的仿生嗅觉系统提供了有效的策略。