第一部分卟啉及BODIPY衍生物设计合成及光物理性质研究　　大π共轭有机化合物因其优良光电性质近年来引起广泛关注，在光伏电池，发光二极管，场效应晶体管等领域表现出良好的应用前景。卟啉和BODIPY是两类具有特殊电子结构和光谱性质的共轭化合物，通过功能化修饰可以实现对其光电性质的调控。本论文工作针对基于卟啉和BODIPY结构的大π共轭化合物的合成和光物理性质开展研究工作。具体研究内容如下:　　1.β-β桥联环状锌卟啉阵列设计合成及光物理性质研究:设计合成了以咔唑、芴和芴酮分别为共轭桥β-β桥联环状锌卟啉化合物，化合物结构和纯度通过了核磁、质谱及X-射线单晶衍射鉴定。稳态光谱研究表明，不同共轭桥联接化合物的吸收和发射光谱差异不大，说明以β-β桥联的共轭桥对卟啉环电子离域程度影响有限。双光子吸收研究表明，不同共轭桥对化合物的双光子吸收性质有显著影响，随桥联基团电负性增加环状锌卟啉化合物双光子吸收截面逐渐增大，以吸电子芴酮共轭桥联的环状锌卟啉化合物具有最大双光子吸收截面，为6570±60 GM。　　2.阶梯形BODIPY衍生物设计合成及光物理性质研究:设计合成了π-共轭顺式和反式阶梯形类苯胺-吡啶配体及相应的二氟硼化物，化合物结构和纯度通过了核磁、质谱及X-射线单晶衍射鉴定。配体与硼原子配位大大增加了分子结构的刚性和共轭性，吸收光谱显著红移，最大吸收峰位置从420 nm左右红移至620 nm。电化学测试结果表明，化合物氧化电位几乎不变，还原电位明显增加，说明硼配位对分子最高占有轨道(HOMO)能级影响不大，但大大降低了最低空轨道(LUMO)能级，从而减小了HOMO-LUMO之间能隙。理论计算结果与光物理及电化学结果相一致。　　第二部分基于分子玻璃主体材料的极紫外(EUV)光刻胶研发　　光刻胶是微电子技术发展中的关键基础材料之一，微电子工业的发展对光刻技术的要求不断提高，对光刻胶也提出了更高的要求。极紫外(EUV)光刻被认为是最有可能达到22 nm及以下节点的下一代光刻技术，其使用的曝光波长为13.5nm，必须在超高真空条件下进行曝光。现有光刻胶主体材料通常为聚合物，由于聚合物分子大的体积、分子量多分散性和分子链缠绕等原因导致光刻图案边缘粗糙度高，不适合高分辨率光刻要求。分子玻璃具有明确的分子结构、精确的分子量、单分散性好和回旋半径小，而且具有良好的热稳定性和成膜性，有可能作为新一代光刻胶主体材料用于高分辨率EUV光刻。本论文工作设计合成了一系列基于螺芴和金刚烷结构的分子玻璃，并成功将其应用于极紫外光刻。具体研究内容如下:　　1.基于螺芴结构分子玻璃的EUV光刻胶体系:设计合成了一系列螺芴结构为核心的分子玻璃化合物SP2BOC、SP3BOC、SP2mBOC、SP2AD、SP3AD和SP2mAD，化合物均通过了结构和纯度鉴定。该类分子玻璃具有良好的热稳定性和成膜性，在极性溶剂中具有良好的溶解性。以SP2BOC为主体材料开发了EUV光刻胶配方，用同步辐射光源(13.5 nm)曝光，研究了曝光剂量、后烘温度和时间、显影条件等工艺条件对光刻的影响。在上海光源用周期为280 nm的光栅得到最高分辨率为22.7 nm的条纹、线边缘粗糙度(LER)为3.3 nm;条纹宽度在38-60 nm范围时，LER稳定小于3nm。在瑞士同步辐射光源用周期为100和140 nm的光栅分别得到分辨率为26.4和31.7 nm的光刻条纹，LER分别为2.9nm和3.7 nm。研究了光刻胶体系产气过程和机理，探讨了光刻胶各组分对产气的影响，曝光量10mJ/cm2时最低产气量为9.37×1013 molecul e/cm2。　　2.基于金刚烷衍生物分子玻璃的EUV光刻胶体系:设计合成了一系列金刚烷结构为核心的分子玻璃化合物AD2BOC、AD2AD和AD3BOC。该类分子玻璃具有良好的热稳定性和成膜性，在极性溶剂中表现出良好的溶解性。以AD2BOC为主体材料开发了EUV光刻胶配方，初步EUV光刻实验得到最高分辨率为45.6nm的光刻条纹，配方和光刻工艺条件还有待进一步研究。