有机半导体(OSC)具有成本低、可实现大面积加工、可与柔性基底集成等优点,现已在静电复印、激光打印及有机发光二极管等领域得到广泛的实际应用,在有机太阳能电池和有机场效应晶体管(OFET)等领域也成为研究热点。然而,作为p-n结二极管、双极型晶体管和互补逻辑电路重要组成部分的n-型OSC材料的性能,尤其是工作时的空气稳定性,与p-型OSC材料仍有一定的差距。　　 花类衍生物是目前研究最广泛且最具潜力的n-型OFET材料之一,而聚集态是影响OFET性能的最关键因素。利用分子修饰来调控OSC材料的聚集态结构和能级结构,是获得高性能有机半导体材料的有效途径之一。据此,本论文首先通过花单酐单酰亚胺(PMAMI)与另一种一级胺的亲核反应,合成了一类新型不对称取代花双酰亚胺(asym-PDIs,一端为N-对甲氧基苯基,另一端的N-苯基上带有不同的吸电子基团,分别为4.NO2、4-F和5F)。利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、元素分析(EA)、热重分析(TGA)表征了分子结构及热性能；通过溶液紫外及荧光光谱、循环伏安(CV)法研究了光谱性质及能级结构。结果表明,N-取代基对溶液光谱性质和能级结构影响不大。　　 其次,用激子耦合理论解释了asym-PDIs薄膜的吸收光谱,并研究了热退火、溶剂蒸汽退火对吸收光谱的影响,再结合SEM图和XRD数据得到了一些薄膜内分子间相对取向、表面形貌、结晶度及有序性的相关信息。值得特别指出的是,asym-PDIs-NO2具有溶液自组装行为,并具有独特的聚集态结构一螺旋纳米带及少量的双股螺旋纳米纤维。　　 此外,测量了两种氟代asym-PDIs蒸镀薄膜在空气中的场效应电子迁移率,为10-4cm2V-1 s-1量级。考虑到迁移率数据是OFET器件在空气中放置约10天后测得的,且未经任何工艺条件优化,我们认为氟代asym-PDIs是一类极具潜力的有机电子传输材料。　　 最后,利用PMAMI的二钾盐与烷基溴化物之间的相转移催化反应,合成了一类新型可溶性芄衍生物,即具有不同烷基链长(C4、C8和C12)的花单酰亚胺二羧酸酯(PMIDEs),用FTIR、EA、核磁共振氢谱(1H NMR)、TGA、示差扫描量热计(DSC)、溶液紫外及荧光光谱、CV等方法对其分子结构、热性能、溶液光谱性质及能级结构进行了表征；用紫外及荧光光谱、XRD对浇铸及蒸镀薄膜的聚集态进行了表征。结果发现,(1)烷基链长度对其溶液光谱性质和能级结构基本没有影响,但三者的DSC、薄膜XRD、薄膜紫外及荧光光谱的特征却完全不同；(2)成膜方式对同一种PMIDEs的光谱性质及结晶性也有显著的影响,浇铸薄膜较蒸镀薄膜的结晶度和有序度更高；(3)PMIDE4可形成液晶结构、具有良好的结晶性能、聚集态吸收光谱明显红移；PMIDE8和PMIDE12,尤其是后者,则可形成H-聚集体,具有较大的相邻分子轨道重叠面积。