利用杂原子调控有机光电材料性能,是设计高性能有机半导体材料的重要手段。大量基于含硫原子杂环的化合物表现出了优异的性能,如:聚噻吩、苯并噻吩类衍生物、稠合噻吩化合物等。硒原子与硫处于同一主族,表现出与硫原子相似的物理及化学性质,但是半径更大,更容易极化,且能容纳更多的电荷注入。此外,含硒元素的有机化合物由于分子间易产生Se-Se相互作用而使固态下分子的排列更加紧密有序,分子间作用力增强,从而有助于载流子的传输。同时Se具有重原子效应,增加了自旋轨道耦合能力,促进系间窜跃(ISC),有利于产生三线态。而且硒吩的氧化还原电位比噻吩更低,可增强材料对氧的稳定性。据此,用硒元素替代硫元素有可能为开发高性能有机光电材料提供新思路。本论文从在有机芳香化合物中引入S,Se杂原子来调控其光电性能入手,设计合成一系列含有杂原子的新型有机稠环分子,通过理论计算与实验相结合,探究它们的光电性质。具体研究工作如下:1.设计并合成了一系列基于噻吩和硒吩的具有强给电子能力的有机共轭稠环化合物CTT、BTT和BTS,并与有机受体分子(TCNB和TCNQ)以1:1比例组装制备有机共晶体。通过理论计算与光谱研究,证实了3种新型有机共晶中的电荷转移性质。单晶结构与光学性质表明,引入不同杂原子种类和位置会对有机共晶体的堆积和发光性能产生影响,由于CTT与TCNB之间存在两种角度不同的堆积方式,使其形成具有三维立体形貌的微纳晶体,在荧光显微镜下可以观察到明显的光波导现象。引入重原子Se导致共晶体的荧光强度、寿命和量子产率减小,同时会使共晶体之间产生更强的电荷转移相互作用,使发射峰红移,有利于调控共晶体的发光。2.在理论计算的基础上,合成了一系列具有萘并二硒吩结构的有机稠环分子。通过预测单晶结构,计算得到萘并二硒吩衍生物的单晶空穴迁移率大于10cm~2/V·s,比基于萘并二噻吩类似物空穴迁移率大一个数量级。探索制备单晶器件,尝试验证理论计算迁移率方法的准确性。3.在含噻吩的稠环化合物的基础上,进一步引入B、N杂原子,设计并合成了一系列含N杂原子和BN共价键的新型有机稠环分子。计算结果表明,BN键的引入可以保持共轭环的优良芳香性,说明用BN键代替等电子的CC双键是一种拓展有机共轭材料研究体系的新思路。用含强吸电子基团噻唑并噻唑的NSP与TCNB制备的共晶体,从单晶结构与光谱表征可知,在共晶体中同时存在分子间π-π相互作用与电荷转移相互作用。