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有机半导体材料已被应用于众多领域,例如有机太阳能电池（OSCs）、有机电化学晶体管（OECTs）,有机发光材料等方面。本论文采用吡咯和噻吩等原料合成了一系列具有大π共轭环结构的卟啉和吡咯并吡咯二酮（DPP）等衍生物,并将其应用于OSCs和OECTs。此外,还研究了卟啉和吡咯并吡咯二酮衍生物结构对OSCs和OECTs器件性能的影响。卟啉衍生物被应用于OSCs,并研究了其结构,例如桥联基团、端基、侧链,对其器件性能的影响;吡咯并吡咯二酮衍生物被应用于OECTs,并通过优化分子的主链和侧链来提高其器件的性能。通过核磁共振氢/碳谱、飞行时间质谱、傅里叶红外表征等检测方法表征其合成的中间体与目标分子;通过密度泛函理论（DFT）计算、紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）、循环伏安法（CV）等分析方法分析和表征目标分子的光物理、电化学等性能;通过原子力显微镜（AFM）分析给受体材料混合薄膜的表面形貌;通过粉末衍射分析方法表征目标分子的结晶性能;通过热重分析和示差扫描量热法（DSC）研究目标分子的热学性能;具体研究如下所示:（1）设计并合成了四个具有A-π-D-π-A结构的小分子给体材料,分别为Por-T、Por-TT、Por-DT和Por-BDT。分别选用噻吩、并噻吩、联噻吩和苯并二噻吩修饰这四个小分子的π桥联基团。研究结果表明,这四种小分子材料中,Por-BDT,其π桥联基团中引入了苯并二噻吩修饰,其器件转换效率是所有器件中最高的。此外,通过溶剂蒸汽处理后,Por-T,Por-TT,Por-DT和Por-BDT四个分子与PC71BM的共混薄膜的电子迁移率（μe）分别为2.25×10-4 cm~2V-1s-1、1.48×10-4cm~2V-1s-1、1.02×10-4 cm~2V-1s-1和1.92×10-4 cm~2V-1s-1,其他们对应的OSCs器件效率分别提高至7.87%、6.64%、3.92%和8.59%。（2）设计并合成了三个具有A-π-D-π-A结构的小分子给体材料,分别为DTTTPor-1、DTTTPor-2和DTTTPor-3。这些小分子的端基分别用3-乙基绕丹宁、3-己基-丙二氰基绕丹宁和丙二氰基茚酮修饰。研究结果表明,DTTTPor-1、DTTTPor-2和DTTTPor-3基器件的μe分别为1.02×10-4 cm~2V-1s-1、2.13×10-4cm~2V-1s-1和2.19×10-4 cm~2V-1s-1,空穴和电子之比分别为1.09、0.74和0.57。此外,在这三种小分子对应的器件中,DTTTPor-1基器件的效率最高达8.91%。（3）设计并合成了五个具有不同侧链的小分子给体,分别为Por-1、Por-2、Por-3、Por-4和Por-5。他们对应的μe分别为1.57×10-4 cm~2V-1s-1、1.06×10-4 cm~2V-1s-1、1.07×10-4 cm~2V-1s-1、1.08×10-4 cm~2V-1s-1和3.70×10-4 cm~2V-1s-1。该结果表明,Por-1、Por-2、Por-3和Por-5的μe要比Por-4高一个数量级。在Por-1、Por-2、Por-3和Por-5中,其卟啉的侧链被并噻吩取代;在Por-4中,其卟啉的侧链被烷基取代。此外,侧链为正己基的Por-1的器件的OSCs器件转换效率最高,达到8.30%。（4）设计并合成了三个具有不同的烷基链或主链结构的聚合物,分别为P1、P2和P3。其μe分别为9.5×10-2 m~2V-1s-1、8.7×10-2 m~2V-1s-1和4.4×10-2 m~2V-1s-1。循环伏安结果表明,当Bis-EDOT引入主链时,其HOMO能级下降,吸收光谱变宽,带隙变窄。P2的主链上引入Bis-EDOT,侧链为三乙二醇。其OECTs器件具有电压阈值低、跨导高、开关电流比高及响应速度快等优点。对基于P2的OECTs进行8h连续脉冲开关测试发现,其漏电流几乎没有衰减。该结果表明P2是一种非常有前景的OECTs器件材料。（5）设计合成了四个具有相同主链骨架的DPP-bis EDOT聚合物,分别为P4、P5、P6和P7。其DPP单元侧链上具有不同亲疏水基团比例。研究结果表明,乙氧基所含比例越高,其OECTs器件性能越好,包括阈值电压低、开关比高。乙氧基比例为100%的聚合物P4的器件性能最好,其阈值电压为-0.139 V,其跨导值为0.463 m S,开关电流比为2.85×10~4,开关响应时间为2.9 us。