在有机光电器件中界面结构对器件性能有着重要的影响。石墨烯以其优异的导电和透光性被认为是一种理想的透明导电电极材料,因此对石墨烯-有机半导体界面结构的研究具有重要的理论和实际意义。目前,对石墨烯-有机半导体界面组装结构的研究主要是在外延生长的石墨烯表面进行,且大部分工作以超高真空扫描隧道显微技术(Scanning Tunneling Microscopy,简称STM)为研究手段,因此研究体系受到很大的限制。相比之下,化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition,简称CVD)制备的石墨烯,其可应用性更广泛。CVD石墨烯表面存在晶界、台阶、皱褶等微观结构,这些结构对有机半导体在其表面组装的影响还鲜见报导。本论文以大气环境下的扫描隧道显微技术为研究手段,系统地研究了以分子间非共价键作用和可逆性较好的亚胺键为基础的界面组装与结构调控及其重要影响因素,包括寡聚噻吩分子结构以及石墨烯表面的类缺陷结构对寡聚噻吩-石墨烯/石墨界面结构的影响,以及在高定向热解石墨(Highly Oriented Pyrolytic Graphite,简称HOPG)表面上进行的寡聚噻吩一维/二维席夫碱聚合物的制备、组装结构以及反应途径的研究。主要内容如下:在大气环境下,利用STM研究了官能团效应、溶剂效应以及基底效应对寡聚噻吩-石墨烯界面组装结构的影响。本论文以寡聚噻吩-石墨烯/石墨的界面结构为研究对象,设计合成了四个β-烷基取代的寡聚噻吩,并通过在α-端位连接不同数目的醛基或羧基官能团,调控其在石墨烯/石墨表面的组装结构。结果表明,由于端位官能团成氢键的能力不同,导致寡聚噻吩在石墨烯/石墨表面的组装结构从单分子排的条垄结构转变成双分子排的条垄结构以及氢键网格结构。另外,研究了四氢呋喃、1,2,4-三氯苯以及辛酸溶剂对寡聚噻吩在石墨烯表面组装结构的影响,并将其与在HOPG表面的组装结构进行了比较。结果表明,辛酸溶剂可以与无端基取代、分子间作用力相对较弱的QT分子共吸附,而其它分子则无共吸附现象。二-α-端位羧基取代的QTDA分子在石墨烯与HOPG表面的组装结构不同。而其他分子的组装并不受基底和溶剂的影响。石墨烯的缺陷和类缺陷结构会改变石墨烯局域电子态密度的分布,因此可能会对组装在其表面的分子与石墨烯表面之间的相互作用产生一定影响。我们利用扫描隧道显微镜技术,在室温条件的固-气与固-液界面,研究了多晶铜箔支撑的CVD石墨烯表面特殊的微观形貌(如超晶格、台阶、褶皱等)对寡聚噻吩系列分子的表面组装的影响。结果表明,石墨烯的两种超晶格结构对寡聚噻吩系列分子在石墨烯表面的组装几乎没有影响;分子可以跨过基底台阶连续生长,且排列方式与吸附在平台表面分子的组装结构相同;褶皱结构因其曲率不同对寡聚噻吩的组装产生不同的影响:褶皱的曲率越大,分子越难组装。这是由于褶皱的曲率越大,石墨烯晶格的扭曲程度随之增大,从而改变了石墨烯的局域电子态分布,弱化了褶皱部分分子与基底的相互作用。此外,利用寡聚噻吩和芳香二胺分子之间的表面席夫碱反应,在HOPG表面合成了的一维聚合物和寡聚物,并利用STM研究了其表面反应过程及其产物在表面的组装结构。我们选择双醛基(单醛基)取代的寡聚噻吩QTD(QTA)与对苯二胺(三联苯二胺)作为反应单体,采用混合溶液退火法,合成寡聚噻吩的一维席夫碱聚合物以及寡聚物,并通过控制反应单体的物质的量的比例与反应温度,获得反应单体与席夫碱一维聚合产物组装结构共存的高分辨STM图像,并由此推测出两种可能的反应途径。研究表明,在这两种表面反应途径中,均存在QTD分子比PDA(TPDA)分子在HOPG基底表面优先吸附的现象,而二胺分子骨架的尺寸对反应沿何种途径进行有重要影响。同时采用蒸发法制备了寡聚噻吩的一维席夫碱聚合物,结合XPS表征以及理论计算,进一步证明了反应确实在表面进行。最后,利用相同的方法,以寡聚噻吩(QTD)和四-(4-氨基苯基)卟啉(TAPP)作为反应单体,进一步在HOPG表面合成了寡聚噻吩二维聚合物,利用STM研究了其表面组装结构及其影响因素,并利用密度泛函理论研究了该聚合物的几何结构和电子结构。通过调节反应单体的配比,在HOPG表面合成线性和网格结构的席夫碱聚合物,并利用大气环境的STM研究了其组装结构。由于QTD分子存在多种构像,导致所制备的二维网格结构呈现不同程度扭曲的多边形结构。当醛基与氨基的配比从14降低到1:1.5时,表面席夫碱反应的产物从不规则的网格结构转变为密排的线性结构。这是由于在HOPG表面,QTD比TAPP分子吸附能力更强,诱导了结构的转变。DFT计算结果表明,COFTAPP-QTD是共平面性较好的四边形结构,能带间隙为1e V,是一种二维有机半导体材料。