吡咯并吡咯二酮(DPP)和苝二酰亚胺(PDI)两类共轭骨架由于其LUMO能级较低、侧链可修饰、可见吸收宽且消光系数大等特点在光电材料的研究中受到极大关注。本论文围绕这两个共轭骨架，设计并合成了一系列含有DPP和PDI的共轭分子材料，研究了它们在有机太阳能电池和场效应晶体管器件中的潜在应用。主要研究结果如下:　　1.以发展高性能非富勒烯太阳能电池受体材料为目标，将具有三维共轭的环蕃骨架作为桥联单元，分别在其4，7，13，16位和4，5，12，13位引入DPP单元，设计并合成了四个共轭小分子。研究表明，环蕃骨架的引入有效地调控了分子的堆积，使得其与P3HT的共混膜具有更加明显的相分离，因此相应器件具有比线性分子更高的能量转换效率，最高达到2.69％。而进一步的研究表明，相对于4，5，12，13位取代的环蕃衍生物来说，4，7，13，16位取代的环蕃衍生物的共混膜内由于能够形成更好的分子堆积和相分离，从而表现出更高的能量转换效率。　　2.设计并合成了两个以1，1-联萘为桥联基团的PDI二聚体，将其作为受体材料与窄带隙聚合物PBDTTT-C-T共混，构筑了本体异质结结构的太阳能电池器件。研究表明，尽管联萘单元的引入部分抑制了PDI单元的自聚集，使器件的能量转换效率分别达到了1.22％和0.78％，但是分子间仍然存在较强的π-π相互作用，导致活性层共混膜中形成了较大尺寸的晶粒，抑制了激子的有效扩散与分离，器件性能仍然偏低。　　3.设计合成了DPP侧链含有叔丁酯基单元的共轭聚合物，研究了原位热消除反应对其薄膜聚集态结构和场效应器件性能的影响，并使用热处理后的场效应器件对氨气进行了传感测试。研究表明，该聚合物侧链的酯基在240℃时发生消除反应脱去异丁烯，变成羧基，其场效应器件性能由反应前的4.4×10-3 cm2V-1s-1降为5.6×10-4 cm2V-1s-1。AFM测试发现，消除反应产生的异丁烯气体在释放过程中会产生大量的纳米孔洞，使薄膜的连续性受到影响，导致器件性能降低。但是在该器件应用于氨气的检测时，孔洞的存在却促进了氨气与半导体层中聚合物侧链羧基的接触，大大提高了器件的灵敏度，缩短了响应时间。其对于氨气的检测限可达10 ppb，响应过程只有几秒，并且其它气体几乎没有干扰。同时该器件还可以重复使用。由此，通过侧链的功能化修饰，发展了一个热激活、可重置的高灵敏度、高选择性的胺类气体传感器。