有机半导体材料是有机电子器件发展的基础，有机场效应晶体管(OFET)和聚合物太阳能电池(OPV)等有机光电器件的快速发展迫切需要高迁移率、高稳定性和易加工的有机光电材料。因此，设计合成性能优良的有机半导体材料具有重要意义。π-共轭的芳香二酰亚胺类化合物是有机半导体材料中一类重要的化合物。在共轭π-骨架中引入酰亚胺基团，不但可以降低分子的LUMO能级，而且可以增强分子间的相互作用，有助于得到高性能的有机半导体材料。　　本论文设计合成了一系列新型的芳香二酰亚胺类小分子/聚合物半导体材料，研究了其物理化学性质和OFET器件性能，并对其结构-性能关系进行了研究。论文主要包括以下几个部分。　　1.从有机化学中同分异构体的概念出发，合成了一类新型二酰亚胺类化合物—四氰基二苯并四硫富瓦烯二酰亚胺(TCDBTTF-DI)。通过计算化学、紫外光谱、电化学的手段研究了TCDBTTF-DI的物理化学性质并与其异构体化合物—2-(1，3-二硫杂叶立德烯)丙二腈稠合的萘二酰亚胺(NDI-DTYM2)，一类高性能的n-型小分子半导体材料进行了比较。研究发现TCDBTTF-DI表现出与NDI-DTYM2不同的光学和电学性质及不同的分子固态堆积行为，该工作为新型有机π功能材料的设计合成提供了新的思路。　　2.将结构异构的设计思想引入聚合物体系，设计合成了一系列基于1，2，5，6-萘二酰亚胺(NDI)的给-受体(D-A)型π-共轭聚合物，其与文献已报道的基于1，4，5，8-NDI的n-型聚合物P(NDI2OD-T2)和P(NDI2DT-TT)具有结构异构的受体单元。研究发现，不同于1，4，5，8-NDI系列聚合物电子主导的电荷传输行为，基于1，2，5，6-NDI的聚合物的OFET器件表现出空穴主导的电荷传输行为。扩大重复单元的共轭体系可显著改善1，2，5，6-NDI系列D-A型聚合物的结晶性和OFET器件性能（空穴迁移率高达0.82 cm2V-1 s-1）。该工作表明从结构异构的角度设计合成共轭聚合物是发展新型π-功能材料的有效途径;1，2，5，6-NDI有望在构建高性能聚合物半导体方面发挥重要作用。　　3.设计合成了一类新型π-共轭的咔唑并咔唑二酰亚胺(CBZCBZ-DI)。与无酰亚胺基团取代的咔唑并咔唑类化合物相比，CBZCBZ-DI的分子堆积方式发生改变，由边对面的“鱼骨状”堆积变成面对面π-π堆积。基于CBZCBZ-DI的单晶OFET器件空穴迁移率高达1.44 cm2V-1s-1，是目前报道的最高性能的咔唑类化合物之一。　　4.设计合成了两种基于1，2，5，6-NDI与苯并二噻吩单元的宽带隙D-A型共聚物，并研究了其物理化学性质和OFET器件性能。所合成的两种聚合物分子量高达100 kDa，表现出较低的HOMO能级(＜-5.5 eV)和较高的OFET器件性能(10-3～10-2 cm2/Vs)，有望作为宽带隙材料应用于叠层聚合物太阳能电池。　　5.设计合成了一类缺电子型2-(1，3-二硫杂叶立德烯)乙腈稠合的萘二酰亚胺衍生物(NDI-DTYA2)，并将其作为聚合单元应用于n-型聚合物材料的合成。所制备的基于NDI-DTYA2的聚合物表现出较低的LUMO能级(～-4.3 eV)，较宽的吸收范围(带隙＜1.3 eV)以及典型n-型电荷传输特性。NDI-DTYA2系列聚合物薄膜表现出无定形的特征，其底栅极结构的OFET薄膜器件电子迁移率高达0.38 cm2V-1s-1。结果表明:NDI-DTYA2是一类优秀的缺电子型聚合单体，有望在构建n-型聚合物材料和太阳能电池的受体材料方面得到广泛应用。