热电材料是一种能实现热能与电能直接相互转化的功能材料,在废热回收及绿色制冷领域中具有巨大的应用潜力。其中有机热电材料因具有资源丰富、结构多样、易加工且热导率低等特点而备受关注。目前关于有机热电材料的研究主要集中在聚苯胺、聚噻吩、聚芴等经典的导电高分子方面,针对有机小分子的研究较少。与有机高分子热电材料相比,有机小分子热电材料具备易纯化分离、高塞贝克系数、结构精确可控等特点,但同时存在导电性较差的问题。另一方面,热电材料导电率的提高通常会导致塞贝克系数下降,从而影响了其热电转换功率。因此,如何在保持一定的塞贝克系数的前提下提高有机热电材料电荷传输性能成为了有机热电领域发展中亟待解决的关键性问题。有机电荷转移复合物（charge transfer complexes,CTCs）是一种有机电子给体和电子受体之间通过电荷转移所形成的配合物,由于具有比一般有机小分子半导体更高的电导率,有着“有机导体”之称,因此有望改善有机小分子热电材料导电性较差的问题。基于有机小分子热电材料存在的上述问题,本文将有机小分子电荷转移复合物作为研究主体,与能够构建良好导电网络的单壁碳纳米管（single-walled carbon nanotubes,SWCNT）进行物理复合,分别研究了界面掺杂形成的有机电荷转移复合物对单壁碳纳米管/有机小分子复合薄膜热电性能的影响、有机电荷转移复合物作为新型p型掺杂剂对碳纳米管热电薄膜与器件性能的影响、有机电荷转移复合物中供体侧链对SWCNT/CTCs复合薄膜的热电性能及其柔性器件性能的影响,具体研究内容如下:1、研究了界面掺杂形成的有机电荷转移复合物对单壁碳纳米管/有机小分子复合薄膜热电性能的影响。传统的体掺杂方式在热电薄膜内部引入了大量的载流子,不仅影响了热电薄膜内部的电荷传输通道,还会降低塞贝克效应。本章中,我们利用掺杂剂Fn TCNQ（n=0,4）通过界面掺杂方式对单壁碳纳米管（SWCNT）/2,7-二辛基[1]苯并噻吩[3,2-b][1]苯并噻吩（C8BTBT）有机热电复合材料进行掺杂以提高其热电性能。研究发现,由界面掺杂方式制备的复合薄膜在薄膜界面处形成了电荷转移复合物晶体,控制了薄膜的载流子浓度,保持了薄膜内部原有的电荷传输通道的连续,从而实现了在提升热电薄膜电导率的同时能维持较高的塞贝克系数。最终,界面掺杂薄膜的功率因子为284μW m-1 K-2,是体掺杂薄膜的五倍。研究还发现这种界面掺杂方式对其它SWCNT/有机小分子复合薄膜也同样适用。2、研究了有机电荷转移复合物作为新型p型掺杂剂对碳纳米管热电薄膜与器件性能的影响。针对热电薄膜中电导率和塞贝克系数之间的相关性的问题,我们采用了有机电荷转移复合物TTF-Fn TCNQ（四硫富瓦烯-7,7,8,8-四氰基对醌二甲烷,n=0,4）作为新型的p型掺杂剂对碳纳米管热电薄膜进行掺杂。与传统p型掺杂剂Fn TCNQ相比,TTF-Fn TCNQ复合物内部较强的分子间耦合作用会减少CTCs与SWCNT之间的相互作用,从而可以降低热电薄膜中电导率和塞贝克系数之间的相关性。结果显示,由12个SWCNT/0.07 wt%TTF-TCNQ热电薄膜制成的柔性热电器件在ΔT=22.8 K的温差下可产生17.44 n W的最大输出功率,而由Fn TCNQ掺杂的SWCNT柔性热电器件却无法产生有效的输出功率。3、研究了有机电荷转移复合物中供体侧链对SWCNT/CTCs复合薄膜的热电性能及其柔性器件性能的影响。有机半导体分子的侧链不仅能提高材料的溶解性,还能调控分子能级和堆积方式,影响材料的电荷传输性能。本章中我们利用具有不同侧链的BTBT衍生物作为供体,与受体F4TCNQ之间形成有机电荷转移复合物,并且与SWCNT复合制备了SWCNT/CTCs热电薄膜和柔性器件,探究了侧链对SWCNT/CTCs复合薄膜的热电性能以及器件性能的影响。研究发现,两侧长烷基侧链使得C8BTBT-F4TCNQ复合薄膜具有较高的迁移率、较高的塞贝克系数和较低的热传导性,由5对p-n型SWCNT/C8BTBT-F4TCNQ复合薄膜组成的热电器件的输出功率在温差为29.9 K时达到506 n W。这将为以有机电荷转移复合物为代表的有机小分子半导体在热电领域的进一步研究提供参考作用。