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富勒烯（fullerene）由于其独特的结构及优良的物理化学性质引起了人们的广泛关注,C5V对称的荧蒽烯（corannulene）及C3V对称的素馨烯（sumanene）是两类有代表性的π-共轭曲面分子,可看作是C60的组成片段。由于曲面分子具有平面分子不具备的诸多优点,使得π-共轭的曲面分子在组装以及光电器件领域具有很大的应用前景。因此非常必要去研究曲面分子的组装,并且探索其在光电器件领域的应用。本文着重地研究了sumanene硫族元素掺杂衍生物的组装特性及光电性能,构筑了基于曲面分子的高性能场效应晶体管和柔性器件,主要内容如下:1、硫杂sumanene碗烯的一维组装特性及电荷传输性能。硒掺杂sumanene为碗状结构,具有凹面和凸面,形成凹凸π-π堆积,容易自组装形成线状微纳晶,对线状微纳晶场效应的性能进行了研究,得到了碗烯基场效应的最高迁移率之一,为新型半导体的设计提供了有益指导。2、硫杂sumanene碗烯的二维组装特性及各向异性电荷传输性能。利用硫掺杂的sumanene碗烯进行定向的功能化得到勺子状的曲面分子,进而通过溶液外延的方法,首次得到基于曲面分子的大面积二维单晶。基于此大面积二维单晶研究了其各向异性电荷传输性质。发现沿着π-π堆积及垂直于π-π堆积方向的电荷传输性能差异巨大。本工作对有机半导体的电荷传输理论,以及新型的有机半导体设计具有指导作用。3、硫杂sumanene碗烯的大面积一维单晶阵列的制备及电荷传输性能。利用硫掺杂的sumanene碗烯,采用简单的溶液滴注的方法,得到厘米级的单晶阵列。研究发现阵列的制备适用于不同的基底,包括硅片、ITO以及柔性的PDMS、PET,为柔性器件的制备奠定了基础。该曲面分子具有凹凸π-π堆积的结构,通过场效应晶体管的制备及测试,得到了较高的性能,场效应的迁移率0.69 cm2V-1s-1。4、硫杂sumanene碗烯的超薄晶态薄膜的制备及光响应性能研究。利用分子设计,采用自下而上的方法组装生长超薄的二维有机晶态膜,厚度可薄至单分子层,尺寸可达到毫米级。基于该晶态膜的光电晶体管具有高的开关比及高的光探测的性能。该器件的场效应迁移率达到0.31 cm2V-1s-1,开关比超过107,响应度达1.91×104,比探测率达4.39×10155 Jones。