有机半导体材料具有可设计的分子结构、可调控的物化性能、高的发光量子效率、简单低成本大面积加工等特点,被广泛运用于各类光电器件。相比于薄膜材料,有机微纳晶态材料具有结构缺陷少、纯度高、形貌规则、稳定性好、迁移率高等众多优点,更有利于制备具有高集成度、高性能的光电子器件。随着有机纳米光电子器件在微型化、集成化和多功能化方面的更高要求,越来越依赖具有多功能化的有机多级复杂微纳结构晶态材料。然而,对于多功能化多级微纳结构的构筑,在其形貌的可控合成和对光信号的精确操控两方面仍然缺乏一定的基础研究。因此,本文围绕有机低维结构可控构筑及其光信号的精确操控这两个关键问题,从分子结构设计和自组装行为调控入手,制定了一系列精细可控合成方案,系统研究了所制得单一/多级有机晶态材料的生长机理和光子学性能。通过研究光子在微晶中的传输及与物质的相互作用,构筑了几种功能化的有机微纳光子学器件,为未来的集成化多功能光子器件提供了理论依据和实验基础。具体研究内容如下:(1)单组分单一结构:通过在分子的两侧分别引入氟原子和羟基以及三苯胺基团的方式对分子进行修饰,设计并合成了具有两亲性的(E)-3-(4-(二对甲苯胺基)苯基)-1-(4-氟-2-羟苯基)-2-丙烯-1-酮(DTPHP)。通过快速溶剂交换法,制备得到了粒径均一的球状有机微纳米结构,其微区荧光光谱展现出了明显的精细振动峰,满足回音壁光学微腔(WGM)的特征。此外,我们计算得到了 DTPHP微米球内部群折射率ng与传输波长(λ)之间的光学色散关系曲线,并且ng值较大,在4.5-7.7之间,说明在微米球中光与物质经历了强的相互作用。(2)单组分多级结构:通过改变良溶剂和不良溶剂的比例以及溶剂的挥发速率,使得1,4-二((E)-4-碘苯乙烯)-2,5-二甲氧基苯(BIDB)分子能够可控地自组装得到一维的微米棒和连续自组装生长得到“枝杈状”有机多级同质微纳晶态结构。主干和枝晶之间的角度固定在75°。使用TEM和模拟计算等手段,探究得到这种枝杈状微纳米结构的连续自组装生长是来源于BIDB晶体(020)和(110)晶面之间低的晶格失配率(6.1%)带来的晶面选择生长。利用这种多级同质结构的不对称光波导特性,我们构筑了简单的光学开关模型,其开关比为10.5。(3)多组分多级结构:利用两种不同的有机小分子材料1,4-亚苯基-双(3-(2-甲氧基吡啶-6-基)丙烯腈)(MPY)和多晶相的2,5,8,11-四叔丁基苝(TBPe),通过溶液法制备得到了以MPY纳米线作为主干,TBPe不同的α相微米棒和β相微米片晶体分别作为枝晶的两种不同纵向和横向生长模式下的多级异质微纳结构。异质结构中多晶相TBPe晶体的生长方向是通过控制晶体的生长速率来实现的,在纵向生长MPY/α-TBPe异质结构中,晶格匹配占据主导作用,而在横向生长的MPY/β-TBPe异质结构中,驱动其生长的主要是能量平衡原理。基于所构筑的多输出端异质结构中光的传播行为,得到了三种不同的“100”,“110”和“111”光学逻辑门信号模型,为有机微纳晶态结构材料在多功能光子学微纳器件中的应用提供了实例。