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有机半导体材料和器件作为有机电子学研究的一个重要分支，因其潜在的应用前景受到了广泛关注。目前，随着有机电致发光二极管、有机场效应晶体管、有机光伏电池、有机激光器等有机分子器件研究的不断深入，性能已经接近无机半导体器件的水平。同时，实践表明，这种科学与技术上的突飞猛进强烈的依赖于性能出色的有机半导体材料，而且材料的性质很大程度上决定着器件的性能，因此设计和开发综合性能优良的新型有机半导体材料具有非常重要的意义。本论文的主要研究内容及成果总结如下：
合成了新型的蝴蝶形化合物，以之为半导体活性层制备了薄膜场效应器件，在空气中显示出p-型半导体特性，测得其迁移率为3.7×10-3cm2V-1s-1，开关比为104，并且生长了单晶，研究了分子结构与性能的关系，发现分子在固态下采取人字形堆积排列，非常有利于载流子的传输。
通过引入不同长度的烷基链，对蝴蝶形化合物进行修饰，合成了一系列有机半导体材料，研究了它们的光物理性质、电化学性质及场效应晶体管性能，并且生长了单晶，研究了分子结构与性能的关系，发现烷基修饰虽然增强了蝴蝶形化合物的自组装能力，改善了分子的结晶度，但是由于其空间效应的影响，使得分子的堆积密度降低，从而导致了性能的下降。
将树状分子与π共轭发色基团相连接，利用树状分子的空间优势降低荧光猝灭，利用π共轭发色基团形成分子间π-π共轭增加载流子的传输，设计合成了基于蒽、芘体系的非对称树状化合物，研究了它们的光物理性质、电化学性质及电致发光性能，并且结合晶体结构对比研究了它们的发光性能，发现通过控制树状分子与π共轭发色基团的间隔距离，可以实现高效发光材料的制备。