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在这个移动通讯技术和电子科技飞速发展的时代,移动电子设备、智能家电以及各种人工智能的普及,使人们的生活方式发生了前所未有的改变。人们一方面享受着智能生活所带来的便捷,另一方面也面临着爆炸式增长的数据存储问题所带来的巨大挑战。寻求具有更高存储容量、更快切换速度和更高存储密度的新型电存储材料迫在眉睫。有机半导体材料因其具备明确的分子结构、易于纯化、柔性和可实现高密度存储等优势而备受科学家们的青睐。多年来,我们课题组在新型有机存储材料的开发和设计方面取得了许多成果,例如通过调控分子平面性、调节共轭骨架长度以及调整分子骨架中电荷陷阱的数量和深度等不断优化器件的存储性能,然而对于不同柔性侧链取代基对分子堆积以及器件存储性能的影响还鲜有研究。本论文在前人研究的基础之上,设计合成了一系列具有不同类型的柔性侧链（支化烷基链、直链烷基链、低聚（乙二醇）侧链和硅氧烷封端的烷基链）的有机共轭小分子作为存储介质材料,中心共轭骨架不变以研究不同侧链取代基对薄膜状态下分子堆积、结晶性和存储性能的影响,具体为以下几个方面:（1）不同烷基链类型对分子堆积以及器件存储性能影响的研究:通过将2-辛基十二烷基和正癸烷基引入到中心共轭骨架上,设计合成了 C40-ID（TPCN）2和C20-ID（TPCN）2两个小分子,主要考察不同的烷基链类型对分子堆积和器件性能的影响。紫外可见吸收光谱（UV）、循环伏安图谱（CV）、X射线衍射图谱（XRD）和原子力显微镜图（AFM）等测试结果表明含有支化烷基链的小分子C40-ID（TPCN）2由于侧链的链间交互作用,分子间相互作用力增强,薄膜状态下形成了有序的层层排列结构和良好的结晶性。此外密度泛函理论（DFT）计算和掠入射小角X射线散射图谱（GISAXS）测试结果显示C40-ID（TPCN）2小分子具有更好的平面性,具有垂直基底方向的高度有序的结晶排列。以上差异造成了注入的电荷载流子在有机半导体活性层中传输机制的不同,从而基于两种小分子的存储器件表现出不同的存储行为,C40-ID（TPCN）2器件以三进制存储性能为主,而C20-ID（TPCN）2器件则以二进制存储性能为主。以上结果为今后采用侧链工程来实现设计合成结构新颖、性能卓越的多进制存储材料提供了简单有效的调控策略。（2）亲水性低聚（乙二醇）侧链对分子堆积以及器件存储性能影响的研究:将含氧烷基链引入到有机半导体中,不仅可以提高它们在极性溶剂中的溶解度,而且可以改变侧链的相互作用从而调节有机半导体材料的聚集结构。本章针对前一章出现的小分子局部聚集问题,选用亲水性三甘醇（TEG）为柔性侧链设计合成了一种新的小分子TEG-ID（TPCN）2作为存储器件的活性层材料,同时探究了薄膜热退火前后有无相变过程对分子堆积和存储性能的影响。经热退火后未发生相变的薄膜正如有机半导体薄膜普遍观察到的那样,结晶度明显增加,分子堆积得到改善;值得一提的是发生相变的薄膜表现出更优异的性能,共轭骨架变得更加平坦,分子的平面性得到改善,出现了多重倍角峰和π-π堆积峰,形成了高度有序的层状结构排列和规整的表面形貌,相应的存储器件表现出较低的阈值电压和较高的电流开关比。基于该功能化侧链自身独特的特性可为后续通过多种优化策略的结合来提升存储器件性能提供坚实的理论支撑。（3）基于分子结构特征的溶剂蒸气退火技术对分子堆积和器件存储性能影响的研究:基于前几章的研究,本章分别选用含亲水、亲油性侧链的两个小分子TEG-ID（TPCN）2和C20-ID（TPCN）2作为存储器件的活性层材料,系统研究了溶剂选择、分子结构和退火参数对定向诱导分子发生可控堆积的影响。研究表明,基于TEG-ID（TPCN）2的器件经亲水性溶剂EtOH退火6 h表现出令人满意的性能即较高的设备重现性和较低的阈值电压;同样的,基于C20-ID（TPCN）2的器件经亲油性溶剂CH2Cl2退火后阈值电压明显降低。这主要是因为合适的溶剂蒸气会驱动分子中的烷基链发生有序排列,从而在薄膜状态下形成紧密有序的分子间排列和良好的分子结晶性。该工作旨在深入理解分子结构特别是含有不同类型的烷基侧链与溶剂选择之间的关系,以期建立分子结构设计和器件优化之间的通用指南。（4）高结晶性的硅氧烷基侧链对分子堆积以及器件存储性能影响的研究:设计合成了侧链以C10直链为间隔基、以硅烷氧为封端基团的新型有机共轭小分子C10Si-ID（TPCN）2。基于侧链的独特结构特征,该材料具有良好的溶解性,将其分别采用溶液旋涂和真空蒸镀的方式制备成薄膜用作三明治存储器件的活性层。UV、XRD和AFM测试结果表明,小分子在两种薄膜状态下均具有良好的分子结晶性且形成了有序的层层排列,并且不同条件下的分子结晶性不同,从而产生了巨大的表面形貌差异。由于电荷传输效率受多种因素的共同影响,最终蒸镀薄膜的器件三进制产率明显高于旋涂薄膜的器件。基于该有机共轭小分子的性能测试结果为后续根据不同有机电子器件对薄膜性能的需求来选择合适的成膜方式提供了很好的理论支持。