自上世纪70年代末,有机电子学的研究开始兴起并发展迅速。相比无机材料,有机材料具有成本低、可修饰性强及有利于柔性电子器件制作等诸多优点。有机电子学涉及到物理学、化学、生物学和材料学等多学科的交叉,随着人们对有机材料光、电、磁性质认识的逐渐深入,有机半导体材料在电子器件等方面的研究和应用逐步受到国内外学术界及产业界的关注。有机发光二极管、有机场效应晶体管、有机太阳能电池和有机存储器件等,随着有机电子学的研究不断深入而相继涌现。不同电子学器件对材料的结构和特性有不同的要求,且结构的微小变化对器件性能影响很大,因此,有机半导体分子结构的精巧设计(包括分子内共轭和扭转程度等)具有重要意义。本论文第一部分主要设计并合成了含多苯基苯单元的小分子(及其衍生物)和聚合物材料,并对其电致发光性能进行了深入研究；第二部分主要设计合成了新型芘并花酰亚胺稠环体系,并将其应用于有机电子学的场效应晶体管。具体内容如下：第一章：对有机电子学中的有机电致发光和有机场效应晶体管材料进行了综述。首先介绍了电致发光的基本器件原理和红光、绿光及蓝光材料,随后介绍聚集诱导发光现象及其在发光材料,特别是蓝光材料设计上的潜力。之后简述了场效应晶体管原理及具有高迁移率的小分子和聚合物材料。最后,针对这两种器件材料,提出了本论文的设计思路。第二章：通过新的合成方法,利用多苯基苯为构筑单元合成了结构新颖,且具有聚集诱导荧光增强性质的发光分子。与溶液态中的发光相比,薄膜态的荧光发射峰表现出蓝移,符合深蓝光发光二极管的设计理念。基于多苯基苯型分子的有机发光二极管表现出优异的器件性能,非掺杂荧光器件色坐标为(0.15,0.08),外量子效率、电流效率和功率效率分别为2.3%、2.0 cdA-1和1.6 hnW-1。通过改变发光层和空穴传输层的厚度,可实现蓝紫光发射,器件色坐标为(0.15,0.06)。通过主客体掺杂,其发光性能得到进一步提升,外量子效率和电流效率分别可达3.98%和4.51 cd A-1。第三章：通过将大位阻多苯基苯单元引入到聚合物中,合成了两种含多苯基苯单元的聚合物P1和P2。实验结果表明,多苯基苯单元能够极大地改善聚合物的溶解性,有效地抑制聚合物链间相互作用,能作为有效的构筑单元应用在深蓝光聚合物发光二极管上。第四章：借助多苯基苯单元,采用不同的连接方式调节分子共轭程度,设计并合成了四个具有高度扭曲结构的多苯基苯型四苯乙烯衍生物。目标分子表现出良好的热稳定性及典型的聚集诱导发光性质。得益于其扭曲结构,基于目标分子的非掺杂荧光器件表现出蓝光或深蓝光发射。其中,基于分子mTPE-mTPE的器件具有深蓝光发射,最大电流效率和色坐标分别为1.32 cd A-1和(0.16,0.12),接近我们之前报道2mTPE的(0.15,0.11)。这为后续高效深蓝光发射分子的设计提供了指导。第五章：在具有高效深蓝光发射的分子结构中,引入三苯胺单元以增加材料的空穴传输性能。多层非掺杂荧光器件表现出深蓝光至绿光范围可调的荧光发射。3TPA-CN充当空穴传输层和发光层的简单非掺杂器件表现出优异的器件性能。其深蓝光器件最大电流效率和外量子效率可达5.21 cdA-1和3.89%,色坐标为(0.15,0.14)。此外,3TPA-CN还是橙光材料性能优异的主体材料,以PO-01为客体的磷光器件最大电流效率和外量子效率可达57.4 cd A-1和18.2%。第六章：通过不同的连接方式和共轭程度的调节,设计并合成了三个含二苯并噻吩砜单元的聚集诱导发光型分子。DBTO-pTPE主要表现出电子传输性能,而采用间位连接方式的分子DBTO-mTPE则表现出匹配的电子和空穴传输。基于DBTO/pTPE的器件最大外量子效率和电流效率分别可达3.62%和8.66 cdA-1。基于DBTO-MeTPE和DBTO-mTPE的器件表现出蓝光发射,最大电流效率分别为6.17 cd A-1和3.51 cd A-1。第七章：利用Scholl反应将芘单元和苝酰亚胺单元稠合,合成了三个具有大π平面结构的芘并苝酰亚胺衍生物。芘的1,2位和4,5位稠合得到的并环化合物表现出较大的差异。通过底接触的旋涂场效应晶体管器件的测试,双边扩环化合物表现出优异的载流子传输性能,空气中的空穴迁移率可达1.13 cm2V-1 s-1,开关比108。开孔Z扫描测试表明,该化合物作为光限幅材料同样能表现出良好的光限幅性能。第八章：设计合成了8个外围具有不同烷基链取代的芘并苝酰亚胺衍生物,并探讨烷基链类型、烷基链长度及不同分叉位点对于分子理化性质和传输性能的影响。结果表明,烷基链类型、烷基链长度及不同分叉位点不影响分子的骨架电子云结构,但不同分子薄膜态排列表现出明显差异。底接触的旋涂场效应晶体管器件的测试表明,双边扩环化合物8表现出优异的载流子传输性能,在空气中的空穴迁移率可达1.38 cm2 V-1 s-1。