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高迁移率有机/高分子半导体材料是有机/高分子光电材料研究的重要方向之一。由于具有分子间相互作用强、迁移率高的特点，并苯类化合物及其齐聚物和聚合物已成为目前高迁移率有机/高分子半导体材料的重要品种。但是，并苯类化合物的化学稳定性较差，导致薄膜晶体管器件稳定性不高，从而大大限制了其应用。在并苯类化合物中引入S、N等杂原子可以降低HOMO能级，提高化学稳定性。有鉴于此，本论文围绕新型含杂原子并苯类化合物的设计与合成，以发展稳定的高迁移率有机/高分子半导体材料为目标，从新型含S并苯类高迁移率材料的设计与合成、基于含S并苯类稠环单元的共轭齐聚物的设计与合成、新型含N、S稠环单元及其共轭聚合物的设计与合成三方面开展了系统性的研究工作。主要结果和创新点如下:
1、通过酸诱导的分子内成环反应合成了系列并七稠环Ph5T2-Cn(n=0，6，8，10)和Ph3T4-Cn(n=0，6，8)分子。两个系列分子都具有较低的HOMO能级。发现改变体系中苯环和噻吩环的比例可以调节分子的HOMO能级，同时，烷基链的引入，有助于改善稠环分子的薄膜生长行为，有利于形成连续有序的薄膜。以两个系列分子为活性层，制备了有机薄膜晶体管，研究了它们的载流子传输性质，发现Ph5T2-Cn系列分子的迁移率均＞1cm2V-1s-1，当烷基链为正辛基时迁移率最高，可达1.88cm2V-1s-1;而Ph3T4-Cn系列分子的迁移率相对较低，最高可达0.58cm2V-1s-1。
2、以含三个芳香环的噻吩并[3，2-b]硫茚(BTT)和含四个芳香环的苯并[d,d]噻吩并[3，2-b;4，5-b]并二噻吩(BTTT)为构筑单元合成了系列共轭齐聚物。齐聚物都具有优异的热稳定性，发现随着分子共轭长度的延长，HOMO能级升高，其中以DBTTT分子为活性层制备的薄膜晶体管器件迁移率最高，可达0.11cm2V-1s-1。
3、设计与合成了两种新型含N、S的五元稠环单元二噻吩并[2，3-b:7，6-b]咔唑和二噻吩并[3，2-b:6，7-b]咔唑，二者互为异构体。以之与2，2’-二噻吩衍生物共聚，合成了P-bTCn(n=10，12，16)和P-tCzCn(n=12，16)两个系列共轭聚合物，发现由于基于两个异构体单元的共轭聚合物具有不同的链构象，因而表现出不同的凝聚态结构特征，薄膜晶体管器件的迁移率相差1个数量级。基于二噻吩并[2，3-b:7，6-b]咔唑的共轭聚合物P-bTCn具有正弦波形的链构象，严重偏离线性，其薄膜的有序性很低，最高迁移率只能达到0.035cm2V-1s-1;而基于二噻吩并[3，2-b:6，7-b]咔唑的P-tCzCn具有准线形链构象，薄膜中聚合物链采取edge-on方式排列且高度有序，π-π相互作用距离为3.7(A)，晶体管器件的迁移率最高可达0.39cm2V-1s-1。