有机场效应晶体管在低价、大面积、柔性电路中具有非常光明的应用前景，因而备受人们关注。自有机场效应晶体管问世以来，开发综合性能优异的半导体材料一直是有机场效应晶体管领域研究的热点与难点之一。本论文设计合成了一系列新型有机半导体材料，并将它们用于场效应晶体管的研究，旨在探索材料的结构与性能(尤其是电荷传输特性)之间的关系，进一步理解有机半导体的电荷传输机制，以期获得具有高性能、良好稳定性的新型场效应半导体材料。本论文的主要内容包括以下三个部分：　　 1.设计合成了基于二苯并噻吩、亚乙烯基桥连的环状二聚体DBT-CM以及与其相应的两个线性异构体cis-DBT-LM(顺式)与trans-DBT-LM(反式)，通过比较研究了材料结构与性能(主要电荷传输性能)之间的关系。单晶结构解析表明，DBT-CM具有更为紧密的分子堆积，并且分子间存在S…S短接触。紫外可见吸收光谱、循环伏安测试显示三个化合物均具有较低的HOMO能级和较宽的HOMO-LUMO能级带隙，表明此类化合物具有很好的光和氧化稳定性。热重分析结果表明三个化合物均具有很好的热稳定性。制备了基于它们的有机薄膜场效应晶体管，在空气测得所有材料均表现出p型半导体特性，其中DBT-CM的场效应迁移率为0.026 cm2 V-1s-1，电流开关比为105；而在相同条件下，两个线性异构体的迁移率均比其低了一个数量级。通过AFM与XRD表征了不同沉积温度时薄膜的形貌与结晶性；结合理论计算，研究了环状化合物具有更大场效应迁移率的主要原因。　　 2.设计合成了一系列新型的2，7-位取代芘类衍生物，取代基包括五元杂环噻吩(DT-P)、噻唑(DTz-P)和正己基噻吩(DHT-P)，以及六元苯环(DPh-P)。利用四个化合物的单晶结构，研究了取代基的种类对于芘类材料的分子结构及堆积模式的影响，发现取代基为五元杂环比苯环更有利于分子获得良好的共平面性。紫外可见吸收光谱、循环伏安与热重分析测试结果表明此类化合物具有很好的光、电化学和热稳定性。制备了基于四个化合物的有机薄膜场效应晶体管，空气中测得只有DT-P、DPh-P和DHT-P三个化合物表现出p型半导体特性。其中，化合物DHT-P的性质较好，场效应迁移率为0.018 cm2V-1s-1，电流开关比为106。　　 3.设计合成了一类以噻吩吡咯寡聚物为母核、以二氰基亚甲基封端的醌式结构化合物DTPQ-R-TCN，其中R基团为辛基(C8)、2-乙基己基(C2C6)和2-辛基十二烷基(C8C12)。通过单晶结构和二维NOESY谱分别研究了化合物在固态的构型(cis-cis)以及在溶液中的构型异构现象(低温时以cis-cis和trans-trans构型同时存在)。TGA和DSC研究表明三个化合物均具有很好的热稳定性。紫外可见吸收光谱、循环伏安测试表明它们具有较低的LUMO能级，满足了成为空气稳定的n-型半导体材料的首要条件；而且其HOMO能级在5.48-5.56 eV范围内，与金电极的功函比较接近，可能会显示一定的空穴传输能力。采用溶液旋涂方法制备了基于它们的有机薄膜场效应晶体管。结果表明三个目标化合物在空气中均表现了良好的n-型电荷传输特性，其中化合物DTPQ-C2C6-TCN显示了最大的电子迁移率，可以达到0.014 cm2 V-1s-1，开关电流比为104。这主要是由于其在120℃的退火条件下形成了连续性较好、分子排列较为有序的晶态薄膜，十分有利于电荷传输。另外，基于DTPQ-C8-TCN和DTPQ-C2C6-TCN的器件在室温或是较低的退火温度(例如80℃)时表现出了双极性特性。