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共轭树形大分子兼具聚合物材料可加工性好以及共轭小分子材料批次间重复性好的优势。由于其独特的光学性质、氧化还原性质和电学性能，树形寡聚噻吩(DOTs)成为其中最具代表性的一类有机电子材料。DOTs化合物较弱的光捕获能力在一定程度上限制了其在有机薄膜光伏器件中的应用性能。为了提升DOTs材料的光捕获能力，在其内核、接枝π桥和外围位置引入功能性修饰基团是一种有效的方法。基于此，本论文分别选取苯并噻二唑(BT)以及吡咯并吡咯二酮(DPP)作为功能修饰单元对DOTs的内核或外围进行功能化修饰，合成得到了三个系列共17个新型树枝型寡聚噻吩衍生物，并对所合成的功能性修饰的树形寡聚噻吩的光学性质、电化学性质和光伏性能进行了充分的表征。本论文还发现，所合成的功能性修饰的树形寡聚噻吩分子能够有效地选择性分散半导体型单壁碳纳米管(s-SWCNTs)，并进一步研究了s-SWCNTs与树形寡聚噻吩的复合物在场效应薄膜晶体管上的应用。具体的研究内容和研究结果总结如下: (1)为了红移树形寡聚噻吩的吸收光谱，提高其光捕获能力，通过发散合成法合成了一系列新型的BT内核功能性修饰的树形寡聚噻吩分子(DOT-c-BTs)。缺电子基团BT红移了材料的吸收光谱，降低了化合物分子的LUMO轨道能级，但此类化合物在长波方向上的摩尔消光系数较低(38650 cm-1·L·mol-1)。以DOT-c-BTs作为电子给体材料制备的有机光伏器件呈现出较低的能量转化效率(0.58％-1.35％)。长波段低的光谱吸收能力以及活性层复合薄膜中不理想的相分离是导致器件性能不理想的主要原因。 (2)选取在长波方向具有更高摩尔消光系数的DPP功能修饰单元，采用迭代合成法合成了6个DPP内核功能化修饰的树形寡聚噻吩分子(DOT-c-DPPs)。与BT内核修饰的DOT-c-BTs相比，DOT-c-DPPs在550-700nm的波长范围内有更强的吸收光谱，其摩尔消光系数可达81100 cm-1·L·mol-1。由于分子中DPP单元数目较少，DOT-c-DPPs化合物在长波方向上的摩尔消光系数仍然较低。以第二代DPP内核修饰树形寡聚噻吩18T-c-DPP-H为电子给体材料，PC61BM作为电子受体材料制备的有机太阳能电池，实现了1.33％的光电转换效率。透射电镜分析活性层混杂薄膜的形貌结果表明，活性层中不理想的相分离是导致器件性能较差的主要原因。 (3)采用逐步迭代合成的方法，设计合成了一系列新型的DPP外围功能化修饰的树形寡聚噻吩DOT-p-DPPs。DOT-p-DPP分子的摩尔消光系数ε与处于外围端基位置的DPP基团的数目成线性相关关系，更大尺寸的分子甚至实现了高达3.6×105 cm-1·L·mol-1的摩尔消光系数。以DOT-p-DPP分子作为电子给体材料制备的有机光伏器件，实现了1.24％的光电转换效率。混杂薄膜中不理想的纳米尺度的相分离和较低的DOT-p-DPP含量可能是导致光伏器件性能不佳的主要原因。DOT-p-DPP分子具有良好的双光子吸收性质，其中第一代的DPP外围修饰树形寡聚噻吩6T-p-DPP甚至实现了高达7000GM的双光子吸收截面值。 (4)我们首次证实了共轭树形寡聚噻吩可以作为选择性分离s-SWCNTs的理想材料。随着树形寡聚噻吩代数的提升，DOT-p-DPP分子对单壁碳纳米管的分散能力逐步提升。外围端基具有四个DPP基团DOT-p-DPP分子6T-p-DPP和9T-p-DPP在分散能力和选择性上具有良好的平衡，可以获得高纯度的手性参数为(16，2)的s-SWCNTs分散溶液。以s-SWCNTs@6T-p-DPP和s-SWCNTs@9T-p-DPP复合薄膜制备的底栅结构印刷薄膜晶体管分别实现了高达18.9和16.0 cm2V-1 s-1的空穴迁移率，同时都实现了高达106的开关比，顶栅结构印刷薄膜晶体管实现了高达188 cm2 V-1 s-1的空穴迁移率和高达7×105的开关比。DOT-p-DPP分子和s-SWCNTs之间存在强烈的分子间相互作用力，s-SWCNTs@DOT-p-DPP复合墨水呈现出优越的分散稳定性。 (5)第三代全噻吩树形寡聚噻吩42T-Si和第三代BT内核功能性修饰的树形寡聚噻吩42T-c-BT-Si对手性参数为(16，2)的s-SWCNTs具有良好的分散能力。在全噻吩树形寡聚噻吩42T-Si的内核位置引入BT功能性修饰基团可以显著提升分子对s-SWCNTs的分散效率。以s-SWCNT@42T-Si和s-SWCNT@42T-c-BT-Si复合薄膜制备的印刷薄膜晶体管分别实现了高达20.1和17.1 cm2 V-1 s-1的空穴迁移率，分别实现高达2.4×106和5.3×106的开关比。这些实验结果说明具有三维树形结构的共轭大分子是一类可用于选择性分散大管径s-SWCNTs的高分散能力、良好选择性和优越稳定性的极有希望的大分子材料。