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有机场效应管与有机太阳能电池因其重量小、成本低、溶液加工性能及柔性器件应用等优点而备受关注。设计与合成新颖的有机场效应管／有机太阳能电池材料,是目前有机光电材料发展的热点之一。在本论文的工作中,我们设计与合成了一系列聚合物与小分子材料,并对其在有机场效应晶体管/有机太阳能电池方面的应用进行了研究。第一章介绍了有机场效应晶体管和有机太阳能电池的相关基础知识,包括器件的工作原理、相关参数和发展现状,并阐述了本论文的设计思想与主要内容。第二章将二(噻吩并苯)并苝酰亚胺与含有苯并噻二唑的单体聚合,设计与合成了一系列具有较深LUMO能级的聚合物P(DTC-TT-BT)、P(DTC-T-BT)和P(DTC-T-BTF),并对聚合物进行了场效应性能的研究。P(DTC-TT-BT)的相关器件具有较为平衡的空穴/电子传输性能,P(DTC-TT-BT)的空穴与电子的迁移率分别为0.018 cm2V-1s-1和0.019 cm2V-1s-1。第三章将二(噻吩并苯)并花酰亚胺与BDT、IDT和IDTT等给体共聚,设计与合成了一系列D-A型聚合物,并研究了P(DTC-IDT)和P(DTC-IDTT)作为太阳能电池给体材料的光伏性能。基于P(DTC-IDT)和P(DTC-IDTT)的太阳能电池器件均显示出接近1 eV的高开路电压。第四章将苯并二噻二唑与苯并噻二唑偶联,并分别引入了带有支链的烷基侧链和具有硅氧末端的侧链,所得到的两个聚合物P(BBT-BT)和P(BBT-Si-BT)均显示出接近1 eV的窄带隙,具有p型的场效应传输特性。其中,P(BBT-BT)的空穴迁移率为1.04×10-2 cm2V-1s-1。含有支链烷基链的聚合物显示出较高的结晶度,这说明侧链的种类对分子的聚集形态具有影响。另外,本章设计与合成了具有更大烷基链密度的P(BBT-BT-C),并研究了其光物理和电化学性能。第五章将苯并二噻二唑分别与二噻吩乙烯、二噻吩乙炔偶联,得到四个具有较高分子平面性的聚合物,P(BBT-20-TVT), P(BBT-Si-TVT)、P(BBT-20-TET)和P(BBT-Si-TET),这四个聚合物的均显示出p型场效应传输特性。其中P(BBT-Si-TVT)的迁移率是四个聚合物中的最高值,为1.17×10-3 cm2 V-1 s-1。P(BBT-Si-TVT)相对较高的迁移率与含有硅氧末端的烷基链具有较小的空间位阻有关,也与二噻吩乙烯增强了分子平面性有关。第六章将联二噻唑与苯并二噻二唑偶联,得到了聚合物P(BBT-20-BTz)和P(BBT-24-BTz)。这两个聚合物均具有很好的分子平面性和较深的HOMO能级。P(BBT-20-BTz)和P(BBT-24-BTz)的场效应管器件均显示出良好的空气稳定性和105以上的电流开关比。其高电流开关比也是基于BBT聚合物的最高值。两个聚合物的薄膜具有较好的结晶度,对载流子的传输有利。其中P(BBT-20-BTz)的迁移率可达0.11 cm2 V-1s-1。第七章将联二噻唑与二(噻吩并苯)并花酰亚胺、花酰亚胺和萘酰亚胺分别偶联,得到了P(DTC-24-BTz)、P(DTC-20-BTz)、 P(PBI-BTz)和P(NDI-BTz)四个聚合物。这四个聚合物均具有合适的LUMO能级,适合电子的传输。P(DTC-20-BTz)、 P(PBI-BTz)作为太阳能受体制备的电池器件均显示出光伏特性,说明P(DTC-20-BTz)和P(PBI-BTz)具有电子传输的特性。P(DTC-20-BTz)、 P(PBI-BTz)的器件的能量转换效率分别为0.46%和1.04%。P(PBI-BTz)具有更高能量转换效率的原因在于P(PBI-BTz)具有更加扭曲的分子构型。第八章以噻吩并苯稠合的花酰亚胺为基本单元,设计与合成了四个小分子受体材料SdiPBI-BT-20, SdiPBI-BT-11, diPBI-BT和diPBI-BT-IDT。 diPBI-BT和diPBI-BT-IDT的太阳能电池器件能量转换效率分别为1.08%和1.25%。SdiPBI-BT-20的开路电压高达0.95 V,FF值高达68.7%,这两个数值接近非富勒烯受体材料的最高值。SdiPBI-BT-20的能量转换效率明显高于diPBI-BT和diPBI-BT-IDT,为6.71%。SdiPBI-BT-20、diPBI-BT和diPBI-BT-IDT均显示出0.95 V以上的高开路电压,显示出噻吩并苯稠合的苝酰亚胺在太阳能电池小分子非富勒烯受体中的应用潜力。