近年来，有机场效应晶体管(OFETs)材料及其器件已经取得了重大进展。然而设计和合成高性能新型的有机半导体材料依然是研究的热点。有机半导体材料本身的骨架结构和共轭程度对材料的溶解性、成膜性、结晶性和堆积结构都有着重要的影响，从而对其电荷传输能力起着至关重要的作用。本文以获得高迁移率的有机半导体为目标，设计合成了一系列高度共轭的聚合物半导体材料，并对它们的OFETs性能进行研究，考察了材料结构与性能之间的关系。取得了以下研究结果:　　 (1)设计合成了两个高度共轭的吡咯并吡咯二酮(DPP)基聚合物PDVT-8和PDVT-10。尽管含有不同烷基取代的两个聚合物表现出几乎相似的吸收最大值和HOMO能级，但是他们展现出不同的成膜能力、不同的分子间相互作用力和电荷传输能力。相比PDVT-8，带长烷基链取代的PDVT-10薄膜的有序性更好，π-π堆积距离更小。场效应晶体管器件结果表明PDVT-10的空穴迁移率高达8.2 cm2/Vs，同时表现出优越的空气稳定性和操作稳定性，这一结果是目前所报道的聚合物场效应晶体管最好性能之一。　　 (2)以呋喃-DPP为构建单元，设计合成了一类双键桥连的DPP基聚合物PDVF-8和PDVF-10。两个聚合物薄膜采用紧密的层状堆积排列，其层间距d-d仅为16.91和18.98(A)，从而获得高的空穴迁移率。场效应器件结果表明呋喃-DPP聚合物PDVF-8的最高空穴迁移率达1.90 cm2/V s。然而，噻吩-DPP聚合物PDVT-8获得更高的空穴迁移率达4.5 cm2/Vs。尽管PDVF-8表现出相对低的空穴迁移率，但其薄膜OFETs仅需要温和的退火温度就能获得高的空穴迁移率，这充分展示了PDVF-8在构造柔性OFET器件中的应用潜力。　　 (3)以萘酰亚胺(NDI)为电子受体和反式二噻吩乙烯为电子给体，设计合成了一类双键桥连的NDI-聚合物PNVT-8和PNVT-10。双键的引入适当地升高了聚合物的HOMO能级(-5.60 eV)，降低了空穴的注入势垒，从而PNVTs实现了双极性电荷传输。在20～40％的空气湿度条件下，PNVTs顶栅OFET器件表现出空气稳定的双极性传输特性，最高电子和空穴迁移率分别达到1.25和0.28 cm2/Vs。然而，对比材料P(NDI2OD-T2)仅表现出n-型传输特性，最高电子迁移率仅为0.4 cm2/V s。　　 (4)以菲并咔唑(PCZ)和噻唑并噻唑为构建单元，设计合成了一类高度共轭的D-A型聚合物PPTT，并且首次应用到OFETs和有机太阳能电池(OPVs)中。研究表明:PPTT在空气中的最高空穴迁移率都达0.13 cm2/vs，其开关电流比高达107。另外，PPTT的OPVs的最高能量转换效率达3.2％，其开路电压达0.80 V。这一结果是目前所报道的单一聚合物材料同时具有双功能性能的最好结果之一。　　 (5)以菲并咔唑(PCZ)和DPP为构建单元，设计合成了一类新型的梯型共轭聚合物PPDPP，该聚合物具有沿主链纵向拓宽的共轭骨架。PPDPP表现出高的溶解性和热稳定性，满足溶液法加工OFETs的构造要求。溶液法加工PPDPP基OFETs的最高穴迁移率达0.30 cm2/Vs，开关电流比高于105。这一结果表明纵向拓宽共轭的梯形PCZ单元在构造高性能聚合物场效应晶体管材料中具有很大的潜力。