有机场效应晶体管(OFETs)具有柔性、质轻和低成本等优点，使其在有机电子领域具有广阔的应用前景。有机半导体材料作为有机场效应晶体管的关键组分，起着输运载流子的重要作用。有机半导体材料的分子及分子聚集态结构决定了器件的操作/空气稳定性和载流子迁移率的大小，从而决定了OFET的性能。因此，设计合成综合性能优良的有机半导体材料具有重要意义。萘二酰亚胺衍生物(NDIs)是一类经典的n-型有机半导体材料，本论文在NDI芳核上引入各种硫杂环，对NDI共轭骨架进行化学修饰，设计合成了一系列新型π-扩环的NDI类n-型有机半导体材料，并研究了它们的物理化学性质及OFET器件性能。论文主要包括以下几个部分:　　1、设计合成了一类新型的含有2-(1，3-二硫杂环戊烯-2-亚基)-1-丙二氰单元(DTYM)的萘二酰亚胺类衍生物(NDI-DTYM2)，引入长分支烷基链来提高材料的溶解性。我们用溶液法制备了它们的FET器件并研究了N-烷基的链结构（链长和分支点位置）对器件性能的影响，发现该类材料具有良好的空气和操作稳定性，其电子迁移率高达0.19-3.5 cm2/Vs。该工作表明萘二酰亚胺的核修饰和N-烷基链的调控是获得高性能n-型有机半导体材料的有效途径;　　2、为了实现有机半导体材料的低成本制备，我们用一锅法成功合成了一系列N，N-对称取代和不对称取代的NDI-DTYM2类n-型有机半导体材料，该方法可实现N-取代基结构的有效调控，具有反应操作简单、普适性强等特点。这将对其他有机半导体材料的合成策略产生重要影响。其中，基于一锅法合成的N-(2-辛基-十二烷基)-N-（4-叔丁基苯基）取代的NDI-DTYM2小分子材料显示出优良的场效应性能，电子迁移率高达0.7 cm2/Vs，和对称N-烷基取代NDI-DTYM2化合物的性能相媲美;　　3、发展了四溴萘二酰亚胺(TBNDIs)的简易合成方法，并以所合成的TBNDIs为前体设计合成了七类硫杂环稠合的萘二酰亚胺衍生物，用溶液或蒸镀的方法制备了它们的FET器件，研究了共轭骨架对器件性能的影响。这些材料均显示出良好的空气稳定性，其电子迁移率为10-3-10-2 cm2/Vs。这在一定程度上丰富了材料的种类，推动了n-型有机半导体材料的发展，表明在NDI核上引入富电子的硫杂环并以拉电子基团封端的设计思想是获得高性能、空气中稳定的n-型有机半导体材料的有效途径;　　4、设计合成了五类不对称扩环的萘酰亚胺类n-型有机半导体材料，其中，2-(1，3-二硫杂环戊烯-2-亚基)-1-丙二氰单元(DTYM)和二氰基噻吩(DCT)稠合的NDI衍生物在空气中显示出较好的n-型场效应行为，电子迁移率可达0.14cm2/Vs。这为合成高性能NDI类有机半导体材料提供了新的思路;　　5、合成了三类新型的扩环NDI二聚物，用溶液法制备的OFET器件显示出良好的空气稳定性，电子迁移率高达0.45 cm2/Vs，与其单体化合物相比，提高了一到两个数量级。结果表明:NDI衍生物的二聚可以扩大分子的π-体系，从而获得高性能的n-型有机半导体材料。