太阳能是通过太阳热辐射产生的最重要的热源,太阳能光伏电池可以进行直接的光能和电能的转换。随着研究者们不断的开拓与创新,在传统太阳能电池中引入具有较强电荷转移能力或利于多激子产生的有机半导体材料能够极大的提高电池的光电转换效率,且有望突破太阳能电池理论转化极限～33%（Shockely-Quessier limit）。目前,含氮类的杂环有机化合物在染料敏化和钙钛矿太阳能电池等领域都已经有了广泛的应用。部分含氮类有机化合物也已经被证明具有很强的电荷转移和能量转移的性能,且已经被应用到了不同的电子元件与光伏器件当中。此外,在单节太阳能电池中引入单线态裂变材料也有利于电池内的多激子产生。相比于无机半导体中激发态较短的寿命,在有机半导体材料中的单线态裂变过程更有利于产生双倍的电荷。本篇论文通过应用与飞秒脉冲激光联用的时间分辨光谱技术（时间相关单光子计数,荧光上转换和飞秒泵浦-探测等设备）,分别探究了七种新型的氮杂化合物（Dibenzophenanthroline（DBP1-6）,5-azatetracene）的光物理性质。此外,也详细研究了六联苯体系中的激发态动力学超快弛豫过程,详细的解释了单线态裂变、系间窜跃与极化子产生等过程,并得到一系列研究结果:1.探究了七个新型氮杂化合物的光学性质。氮原子的取代位置对其的光电性质有很大的影响。当取代1,7-位置（DBP2和DBP5）,由于反向的N取代导致了更强的电子云离域使其荧光发射被高效的电荷转移过程所猝灭。相比之下,DBP3（位于4,7-取代位）的构型会使其本身形成聚集体从而形成激基缔合物,表现出较强的发光特性。此外,双（苯乙基）取代基的引入使DBPs异构体的π结构得到了扩展,由于临近效应导致π-π*和n-π*的能隙变大,从而延长了激发态寿命。此外,在5-氮杂并四苯和并四苯中,也是由于临近效应诱导前者激发单线态的π-π*和n-π*之间的能量差距较大使其荧光量子产率增加。这一见解也可应用于其他杂环烯烃,并设计具有最佳光学性质的新杂环烯。2.利用飞秒泵浦-探测和时间分辨荧光光谱研究了六联苯薄膜的激发态动力学。在六联苯薄膜中发现了不同的荧光发射物种:六联苯单体、晶体和聚集体。另外应用飞秒瞬态吸收,在六联苯薄膜中检测到了从激发单线态的振动能级发出的超快（30 fs）单线态裂变过程。同时检测到了另一种从最低激发单线态历经4.5 ps的系间窜跃过程。当激发到更高能级的时候会诱导更高效的单线态裂变。此外,在不同的激发条件下还发现了超快极化子的生成。实验过程以及数据分析也都结合了理论计算来进行。