N-型构筑单元(A)能调节分子的前线轨道，对有机半导体的性质有着重要影响，如：它能降低分子的HOMO能级，使半导体的电池器件(OPV)具有高的开路电压；它同样也能降低分子的LUMO能级，使半导体有可能成电子传输载体，进而应用在n-型有机场效应晶体管(OFET)中或作为受体应用在OPV中；另外，n-型构筑单元与给体单元(D)偶联形成的D-A型分子会具有宽的吸收范围，能提高材料对太阳光的利用率，并且D-A型分子也可以作为发红光或发红外光材料应用在有机发光二极管(OLED)中。鉴于n-型构筑单元的重要性，本论文的研究主旨就是开发出新结构的n-型构筑单元，合成出新结构的有机半导体材料，分别应用在OPV、OFET和OLED等领域。这样，我们一共设计了三种n-型新构筑单元，分别是吡嗪，联苯并噻二唑和二噻吩并苯酰亚胺，基于这些构筑单元，我们设计合成了一系列的小分子和聚合物材料。具体研究内容如下：　　 (1)通过胺类化合物与二酮类化合物的反应，生成了含吡嗪环结构的小分子材料A1-A3，它们具有低的LUMO能级，呈n-型半导体特性。OFET表征它们的器件迁移率最高值为3.1×10-2cm2/Vs。　　 (2)合成了5，5-联苯并噻二唑单体(BBT)，用液溴对其进行溴化，生成了含一溴，二溴，三溴，四溴取代的BBT溴代物(BBT1Br-BBT4Br)。以BBT1Br，BBT2Br和BBT3Br为结构单元合成出了四个小分子化合物B1-B4。OLED表征它们都是红光发光材料，并且器件最高亮度为970 cd/m2，最高外量子效率为0.9％。　　 (3)以BBT4Br为结构单元，合成了三个含四臂结构的小分子化合物C1-C3。OFET表征它们的器件迁移率最高值为7.8×10-3 cm2/Vs。以它们与PC71BM共混制备OPV器件，最高光电转化效率为1.7％，同时Voc达到了1V。　　 (4)以BBT2Br为单体，分别与咔唑单体，二噻吩并苯单体共聚，形成聚合物P1和P3。OFET表征它们的器件迁移率都在10-3 cm2/Vs量级。把P1(或P3)与PC71BM共混制备了OPV器件，它们的光电转化效率分别为3.7％和1.2％。以P3制备光晶体管，器件开关比达到了1.2×104。　　 (5)通过改变投料比，合成了线性聚合物Pa1和桥连聚合物Pa2(含2％摩尔比的BBT4Br)。OFET测试发现Pa2的器件迁移率(10-2cm2/Vs)比Pa1的高出两个数量级。　　 (6)以马来酸酐为起始物，经过多步反应合成了二噻吩并苯酰亚胺单元，以该单元为基础，分别与不同的给体或受体共聚，合成了一系列的聚合物Pb1-Pb6。对它们的热学、光学、电化学性能进行了详细的表征。初步的OPV测试结果发现它们的器件效率最高值为0.3％。