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作为一类典型的n型电子传输材料,C60类衍生物广泛应用于场效应晶体管,聚合物薄膜太阳能电池和光捕集天线等领域。特别是在聚合物薄膜太阳能电池中,其与目前常用的电子给体聚合物P3HT或MEH-PPV都具有良好的能级匹配。但是C60在有机溶剂中的溶解性较差,从而影响了他们在聚合物薄膜太阳能电池中的应用。另一方面C60的电子LUMO能级相对较低,容易受到空气中氧气和水的进攻,使得以这些化合物为有机层的有机场效应晶体管在空气中的稳定性也相应的比较差。因此我们将开发一系列具有良好的溶解性、空气稳定性和电子传输性能的C60类电子传输功能材料。本论文设计合成了两个新颖的含有全氟辛基的亚甲基C60衍生物A11和A12,分别对其光学、电化学、量子化学和场效应晶体管性能进行了表征。电化学测试结果表明A11和A12都具有较低的LUMO能级,其中A11的LUMO能级低于目前广泛应用的C60衍生物PCBM,因而具有更好的电子接受能力。此外,我们还成功的制备了两种衬底温度下基于这两个化合物的场效应晶体管并且进行了器件测试,其中在衬底温度为100℃时A11的电子迁移率达到了6.7×10-2 cm2/V·s,开关电流比高达5×107。因此,通过引入全氟链可以明显的提高化合物的电子传输性能。设计合成了两个新颖的含烷基链和全氟链的亚甲基C60衍生物B11和B12,其光学性质和电化学性质被详细研究,测试结果表明他们具有相对较好的溶解性,可以实现对MEH-PPV高效的荧光淬灭,并且他们的LUMO能级与PCBM相近,因而具有较好的电子接受能力。同时,我们还成功的把他们与聚合物P3HT混合制作了聚合物薄膜太阳能电池,其结果表明以B12和P3HT为光电活性层的电池的短路电流和能量转换效率都超过了相同条件下以PCBM为电子受体的电池效果,短路电流达到了11.37 mA/cm2,能量转换效率高达3.42%。初步的研究表明B12是一个良好的电池受体材料。设计合成了一系列新颖的含不同长度烷基链的吡咯五元环C60衍生物C4-C7,通过溶解性测试表明他们在有机溶剂中具有不错的溶解性。同时电化学和量子化学性能研究表明他们和PCBM具有相似的LUMO能级,因而具有较好的电子接受能力。此外,通过量子化学计算可以看出他们具有很好的分子定向排布。因此可以作为n型电子传输材料应用在有机场效应晶体管和聚合物太阳能电池中。