具有光电活性的有机半导体材料(即有机光电材料)不仅为有机薄膜场效应晶体管(OTFTs)与有机太阳能电池(OSCs)的活性层及器件的研究与发展提供了重要的材料基础,也为基于π-共轭体系的有机分子材料的结构与性能及应用的研究提供了新的课题生长点。因此,设计与合成新型的有机光电材料具有重要意义。其中,基于缺电子稠杂环构筑块的有机光电材料的研究成为一个热点。本论文依据构建缺电子稠杂环体系的核心思想,设计合成了一系列新型含缺电子稠杂环构筑块的有机共轭小分子与共轭聚合物材料,并研究了它们的物理化学性质及其有机光电器件性能。论文主要包括以下几个部分:(1)论文第一章在对OTFTs与OSCs概述的基础上,综述了近年来两类器件活性层材料研究的总体进展。着重综述了与课题相关的OTFTs中的n-型有机半导体材料以及用于OSCs活性层的聚合物给体材料。最后阐明本论文的立意与主要内容。(2)论文第二章设计与合成了四种基于稠合三氟甲基苯并咪唑结构的萘二羧酸单酰亚胺衍生物(3a、3b、4a与4b)。以萘四甲酸二酐为核,在其一侧进行N-烷基取代,为材料提供了良好的溶解性;在其另一侧构建三氟甲基苯并咪唑结构,不仅扩展了分子的π-共轭平面,也降低了体系的最低未占轨道(LUMO)能级。这些材料在OTFTs中均表现出良好的电子传输性能。其中,化合物3a的最大电子迁移率达到0.1 cm2 V-1 s-1。其薄膜所具有的相连续层状结构与高度的结晶性是获得良好性能的重要条件。(3)论文第三章设计与合成了基于三氟甲基取代的噻吩并[3,4-b]噻吩-2-羧酸乙酯构筑块的共轭聚合物PBDT-TTCF3与PPDA-TTCF3以及未引入三氟甲基的参比聚合物PPDA-TT。通过实验表征并结合理论计算,对比研究了这些聚合物的光学与电化学性质。三氟甲基引入噻吩并[3,4-b]噻吩基聚合物中,能降低材料的前线分子轨道能级。在与三氟甲基取代的噻吩并[3,4-b]噻吩相邻的主链位置上引入炔键,能有效地减小三氟甲基的空间位阻效应对主链共轭平面性的不利影响。基于PPDA-TTCF3作为给体材料,PCBM为受体材料的本体异质结OSCs器件的开路电压为0.93 V。(4)论文第四章设计与合成了基于噻吩并吡咯二酮(TPD)与异靛蓝(i I)缺电子构筑块的无规共聚物(PR-TiI、PR-2TiI与PR-TVTiI)。研究了TPD与iI为等化学计量比时,引入不同的推电子单元对聚合物的光学、电化学性质等的影响。这些聚合物在400~750 nm可见波长范围内均具有良好的光吸收性能以及具有适合作为给体材料的前线分子轨道能级。初步测得基于聚合物PR-TiI与PCBM共混活性层的OSCs器件能量转换效率为1.75%。(5)论文第五章设计与合成了基于N-烷基化苯并二吡咯烷酮的单体(M1,M3)以及聚合物(P1,P3,P5)与基于N-酰基化苯并二吡咯烷酮的单体(M2,M4)与聚合物(P2,P4,P6)。电化学测试与理论计算结果均表明,在苯并二吡咯烷酮构筑块的内酰亚胺的氮原子上引入酰基链,能较明显降低体系的LUMO能级(~0.3 eV)与提高电化学还原掺杂的可逆性。OTFTs器件测试表明,这类聚合物为典型的n-型半导体材料。其中,N-酰基化苯并二吡咯烷酮的聚合物P6表现出较好的电子传输性能,其最大电子迁移率为1.2×10-2 cm2V-1s-1,开关比为104。N-酰基化的策略有望应用于其它含内酰亚胺结构的共轭材料中。(6)论文第六章对全文工作进行总结并对课题的进一步研究作出展望。