有机半导体材料在有机太阳能电池、有机场效应晶体管、有机发光二极管等领域已经得到了广泛研究。近年来,随着这类材料的迅猛发展,它们在有机热电领域的潜力被逐渐发掘。构成一个高效的有机热电器件,p-型和n-型材料都是不可或缺的。然而,n-型有机半导体由于掺杂效率低、性能不稳定等特点要远远落后于p-型材料的发展。因此,为使有机热电器件实现尽可能高的能量转化效率,提高n-型有机半导体材料的热电性能便尤为关键。有机自由基中的未成对电子可以在不掺杂的情况下实现较高的电导率,但这类结构通常具有极差的稳定性。第一个工作介绍了基于双自由基的醌式低聚噻吩衍生物BTICN和QTICN,两个分子在酰亚胺基团的桥接下具有良好的稳定性和电导率。强拉电子基团酰亚胺和醌式四噻吩连接后极大降低了材料的LUMO能级（从-4.58 e V降低到-4.69 e V）,两个材料由于具有交叉共轭的双自由基特点且在空气中的半衰期在60天以上,成为醌式低聚噻吩材料中最稳定的分子之一,在此项目中得到了深度研究。通过X射线电子能谱和拉曼光谱证明了QTICH分子中存在自掺杂作用,加上更为有序的分子堆积使得QTICN实现了0.34 S cm^-1的迁移率和良好的空气稳定性。当作为有机热电材料时,QTICN呈现出1.52μW m^-1 K^-2的功率因子。我们的结果不仅为自掺杂低聚噻吩双自由基结构中电子的传导机制提供了思考,也证明了醌式低聚噻吩在发展稳定的双自由基结构和高性能无需掺杂的n-型导电材料中的巨大潜力。基于溶液加工的n-型有机半导体的掺杂可以通过使用空气中稳定的掺杂剂来实现,而对于这些掺杂剂,化学键断裂时的吸热反应将直接影响到掺杂反应中的动力学和热力学过程。尽管基于钯的催化剂已经在有机合成领域广泛应用于促进化学键的断裂,但这类催化剂却从未被应用于n-型有机半导体的掺杂之中。在第二个项目中,我们利用钯有机金配合物作为催化剂,探究其在n-型半导体掺杂反应中的作用。我们以新合成的通过醚键侧链修饰过的TEG-BTI2-DFT作为半导体材料,经过一系列的优化工作,证明了催化剂可以有效促进n-型掺杂过程的进行,极大程度地提高载流子浓度,实现了超过80 S cm^-1的电导率。