有机半导体(OSC)材料因其易于加工和合成、低成本、良好的柔韧性等特点广泛的应用于有机场效应晶体管、有机发光二极管等有机光电器件中,其中并苯类分子的衍生物最为常见。为了解决随着苯环数量的增加分子稳定性削弱的问题,提出了通过环丁二烯进行扩展p共轭长度的新策略。利用环丁二烯作为连接体连接多个并芳环(稠合芳环)能够增加分子共轭性的同时不降低分子的稳定性。本文结合分子动力学模拟和蒙特卡洛模拟及量子核遂穿模型等多尺度方法系统研究了用苯并环丁二烯修饰的三异丙基硅基乙炔基(Triisopropylsilylacetylene)-氮杂并苯系列(简称TIPS-并苯)对载流子传输性质的影响,目的是揭示环丁二烯片段在电荷传输中的作用,寻求改进电荷传输性能的分子设计策略。经过理论计算和分析表明,苯并环丁二烯的引入能够增强分子的化学稳定性,一定程度上增强分子空穴和电子传输的趋平衡性,使单极型传输分子变成双极型传输材料分子。苯并环丁二烯的引入也增强了电荷传输过程中的热无序效应,这种效应进一步加强了分子传输类型的改变(由n-型向p-型或双极性传输转变)。本研究主要结论和创新点如下:1.晶体中的分子堆积模式与TIPS支链的位置密切相关。以TIPS支链连接处为分界点的骨架长边和短边的距离的比值R的大小决定了晶体中的分子堆积模式。2.苯并环丁二烯的引入会使得分子的电子转移积分值有不同程度的降低,但是增加了分子的空穴转移积分值,例如分别对比a3、e1/e2和a3~*、e~*,苯并环丁二烯的引入使得空穴和电子的转移积分值趋近,使分子a2/a3、e1/e2趋向于变成双极性传输。3.分析了热波动引起的非局域电声子耦合效应对传输的影响,表明热波动效应有助于含苯并丁二烯片段分子的双极性传输(e2除外),尤其是a2分子,热波动表现出的非局域电声子耦合作用对空穴和电子传输都起到了辅助增大作用,进一步增强了双极性传输行为。4.对于含有苯并环丁二烯的分子a1-a3,随着右侧苯环的加入电子传输各向同性逐渐增强,有利于进行二维电子传输;但对空穴传输各向异性影响不大。吡嗪环的增加也起到增强电子、空穴各向异性传输作用。单侧引入苯并环丁二烯增强了空穴迁移的各向同性;双侧对称引入则增强空穴迁移的各向异性。本文探索引入苯并环丁二烯到并苯体系中所引起的围绕传输性能的一系列物理参数的变化,包括分子内和分子间作用的变化,从微观角度去深刻理解苯并环丁二烯片段在设计有机半导体材料中的作用。提供设计和合成能够被应用为n-型和双极性有机半导体材料的线索和分子设计策略。