众所周知，有机薄膜光电器件中载流子传递方式主要通过分子间的激子跃迁来实现的，因此分子排列方式和薄膜的纳米形貌是除了材料电子结构外，决定器件性能的另一关键要素。如何通过分子设计及器件加工手段设计实现大面积、高度结晶、形貌均一的有机半导体薄膜，成为有机半导体器件发展中的一项重要挑战。因此有机半导体纳米材料的可控制备及其薄膜光电性质的研究在过去几年中也引起了人们的广泛重视。近20年来无机纳米材料的研究为有机半导体纳米形貌的构筑提供了丰富的经验，相比之下有机半导体具有自身来源广泛，能带可调，易于溶液制备和加工的优势，使其成为新一代的半导体纳米材料在光电子器件、催化、信息存储等领域表现出广阔的应用前景。二芳基芴作为一类重要的非平面有机半导体材料，在电致发光、电存储等领域受到了关注。结合前期的工作基础，本文系统探索了一系列非平面分子内的π-堆积二芳基芴，芘取代的二芳基芴和氮杂二芳基芴类有机半导体的自组装行为，揭示了纳米晶的形貌与分子间的构效关系；通过表面活性剂辅助下的软模板重沉淀法成功合成出一系列纳米晶体，包括一维（纳米线、纳米棒）、二维（纳米片、纳米带）以及多种新颖的高维度（多面体、花状）纳米结构；较为系统的研究了所制备的纳米晶半导体的光电性质，初步探索了二芳基芴纳米片的激光行为。本文尝试将上述制备的新颖纳米结构替代传统的无机或金属纳米颗粒，作为电荷存储单元引入有机场效应晶体管存储器中，并表现出显著的空穴存储性质，电流开关比1.18×104，存储窗口为38.0V。对非平面二芳基芴体系的自组装研究，有效弥补了传统平面共轭分子形貌单一的局限性，为复杂有机半导体形貌的分子设计与自组装提供了重要参考。而能带可设计的有机半导体纳米晶作为电荷存储单元这一新颖的晶体管存储器结构，为构筑新颖的智能存储器件提供了新思路，同时晶体的规则排列也为揭示该类存储器的运行机制提供了良好的模型。