杂芴类材料近年来在有机电子学领域应用非常广泛,然而杂芴小分子材料的多功能化、该类材料在其他领域的应用研究等问题仍需进一步的工作。本论文为拓宽杂芴类材料的多功能化,进一步研究其在有机电存储领域中的应用,并将杂芴类材料引入到其他应用领域,通过对杂芴类材料多功能化的分子设计、有机合成及表征、计算模拟、光物理性能、电化学性质及热分析性能的测试,系统分析了分子结构与材料性能的关系,为进一步发挥杂芴类材料的作用和下步突破奠定的一定基础。本论文具体研究内容概括如下:1.将偶氮官能团引入氧芴及硫芴分子,设计合成了四种单边偶氮修饰的杂芴类材料,表征了溶液状态及薄膜态下吸收光谱,测试了电化学性质,热力学性质,并将四种材料在有机电存储器件方面应用进行了研究,得到的有机电存储器件阈值电压在8-10 V,开关比为104左右,存储类型为WORM型。将溶液态下四种材料用紫外光激发后,研究了其吸收光谱的变化,证明了材料在紫外光激发下会发生顺反异构变化,为继续拓宽材料在智能材料及能源材料方面的应用奠定基础;2.将偶氮官能团先引入双碘偶氮联苯分子,再用不同二取代杂原子试剂进行合环,设计合成四种双边偶氮杂芴材料。一般来说,在单边硝化杂芴后,分子中苯环会被钝化,会难以得到双边偶氮杂芴材料,本路线不仅会解决这个问题,而且会避免硅芴等在硝化时被强酸破坏难以引入偶氮基团的问题;双边偶氮杂芴材料,不仅可以保持好的平面性,而且可以进一步延长π共轭结构。在大量合成摸索工作中,试验了不同溶剂、温度等条件对于合环的影响,得到了双边偶氮杂芴分子的重要中间体,通过计算模拟可知该材料不仅保持了很好的平面性,而且具有比单边取代偶氮更延展的π共轭结构;3.将偶氮官能团引入联苯材料,设计合成得到了五种单、双边偶氮联苯材料,制备的有机电存储器件阈值电压在4-6 V,开关比104左右;通过研究分子内引入强吸电子基团前后,制备的有机电存储器件特性变化,发现当向分子内引入强吸电子基团时,会显著降低器件的阈值电压,提高其开关比,揭示了在该体系材料中影响存储性能的因素。研究中不仅得到性能优良的WORM型存储器件;并且研究表征了材料在紫外光激发后的顺反异构变化,为继续拓宽材料在智能材料及能源材料等方面的应用奠定基础。