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n－型构筑单元由于能够有效的调控有机半导体的HOMO和LUMO能级，所以在有机半导体的制备中有着至关重要的作用。尤其是n－型构筑单元可以降低n－型有机半导体的LUMO能级和提高空气稳定性。酰亚胺和酰胺功能化的共轭分子例如芳香酰亚胺是一类最经典的n－型构筑单元之一。这类分子由于具有两组六元或五元环的酰亚胺或者具有两个五元环的酰胺结构而呈现缺电子性能。并且可以通过N原子上不同长度烷基链的取代在不破坏骨架共轭性的条件下，来调控体系的溶解性、形貌和固态的分子堆砌。功能化分子上的两个缺电子的酰亚胺/酰胺结构可以支持分子轨道的杂化，从而容易形成窄带隙的分子，且其具有强的极性，有利于提高分子间的相互作用以及自组装行为，从而提高载流子的迁移率。本论文在前人的工作基础上，合成了一系列基于苝酰亚胺(PDI)、萘酰亚胺(NDI)、苯酰亚胺(BDI)、噻吩酰亚胺(TPD)、吡咯并吡咯二酮(DPP)和异靛的共轭聚合物，研究了其结构和性能的关系。主要内容和研究结果如下：
(1)合成了空气稳定的含有缺电子芴酮的A－A结构的PDI共轭聚合物Pa1。与D－A结构苝酰亚胺和三并噻吩(DTT)的共聚物P2相比，Pa1的LUMO降低了0.1 eV。更低的LUMO(－4 eV)可以稳定传输电子，阻止电子与空气中的水和氧反应。基于Pa1顶接触底栅的OFETs在空气中的电子迁移率为0.01 cm2 V-1 s-1。
(2)合成了含有三键的基于PDI的共轭聚合物Pb1-Pb3，研究了不同的共聚单元对其热力学性能、光性能和电化学的影响。引入三键后，可使其HOMO升高，LUMO降低。研究发现在PDI和DTT之间引入三键后，可以明显的降低空间位阻和有效的拓展π电子离域，使聚合物Pb1主链呈现更好的平面性，有利于分子间的π-π堆积。并且使Pb1在溶液中与P2相比最大吸收红移了89 nm和LUMO能级降低了0.1 eV，提高了空气稳定性。基于Pb1顶接触底栅OFET在空气中的电子迁移率为0.06 cm2 V-1 s-1，这是目前基于PDI相同器件结构在空气中测得的最高值。
(3)合成了含有三键的基于NDI的共轭聚合物Pc1-Pc5。吸收表明Pc1-Pc5有不同的光学性质。电化学测试表明Pc1-Pc5的LUMO能级主要由n-型构筑单元NDI决定，而HOMO随共聚单元的不同而变化。
(4)合成了含有三键的基于BDI的共轭聚合物Pd1-Pd3。吸收表明Pd1-Pd3有不同的光学性质。由于BDI和DTT之间存在强的分子内电荷转移，所以含有三键的BDI和DTT的共聚物Pd1光学带隙最窄为1.90 eV。电化学测试表明Pd1-Pd3的HOMO和LUMO能级随共聚单元缺电子的增加而降低。
(5)合成了含有三键的基于噻吩酰亚胺的共轭聚合物Pe1和Pe2。吸收表明含有三键的TPD和DTT的共聚物Pe2由于存在强的分子内电荷转移，所以在薄膜中与TPD和三键的共聚物Pe1相比其最大吸收峰值红移了15 nm。电化学测试表明Pe1和Pe2的LUMO能级主要由噻吩酰亚胺决定。由于缺电子的噻吩酰亚胺和三键直接共聚导致Pe1的HOMO能级为-5.62 eV，低于含有富电子DTT的噻吩酰亚胺和三键共聚物Pe2的HOMO能级(-5.52 eV)。
(6)合成了含有三键的基于DPP的共轭聚合物Pf1和Pf2。DPP和三键的共聚物Pf2有更大的分子量和主链有可能呈现了大的共平面和更好的π电子离域，在薄膜中与含有三键的DPP和DTT共聚物Pf1相比其最大吸收峰值红移了112 nm。由于DPP的吸电子性和更好的π电子离域，所以DPP通过三键直接相连的聚合物Pf2的LUMO能级为-3.52 eV，低于Pf1的LUMO能级(-3.32 eV)。这两个聚合物的HOMO能级没有差别。
(7)合成了含有三键的基于异靛的共轭聚合物Pg1和Pg2。Pg1由于异靛和刚性棒状吸电子的三键交替共聚，主链有可能呈现了大的共平面和更好的π电子离域，在薄膜中与Pg2相比其最大吸收峰值红移了69 nm。由于在聚合物中引入强吸电子的苯并二噻二唑，Pg2的HOMO和LUMO能级与Pg1相比分别降低了0.14和0.10 eV。