轻便灵活的有机半导体材料有望用于制造可折叠电子电路和植入式生物传感器，而硅基半导体则几乎不可能用于这些电子器件。通过特殊印刷系统，借助有机材料的溶解性，可以将大型的高精度器件印刷在柔性基板上，比如纸张和薄膜。这种印刷方法为半导体器件的大规模和低成本生产提供了一种有效技术。有机光伏(OPV)是一种利用有机半导体的光电转换器件。有机发光二极管(OLED)也得到了很多关注，轻便灵活的有机半导体材料使其有望成为下一代显示器和光源。有机半导体材料主要可分为小分子型和聚合物型，低聚物则介于两者之间。

    一、小分子半导体合成砌块

    小分子有机半导体有如下几个特性：可以分离出化学纯化合物，利用单晶结构分析可以测定其结构，可以通过真空沉积制备薄膜并纯化。与无机材料相比，有机材料具有基于碳中心的结构多样性。因此，我们可以应用有机合成对各种物理性质如光吸收、光发射、能级和溶解度等进行精确控制。几种传统的偶联反应可以实现π-共轭结构的扩展，并制备出低聚物半导体。噻吩衍生物呈现出极佳的光吸收性和载流子迁移率，因此可用于OPV器件中的p-型半导体(光吸收体)。宽带隙的咔唑衍生物(如CBP)和蒽衍生物(如MADN)可以用作OLED器件的主体材料。一些芳胺衍生物则适合用作OLEDs的空穴传输层，因为这种材料可以通过真空沉积制备非晶层，并呈现出高空穴迁移率。n-型半导体(电子传输材料)是由缺电子杂环化合物构成，如嘧啶、三嗪，以及苯并咪唑等。

    另一方面，将供体和受体同时引入一个分子中可以制备窄带隙的小分子半导体。这些半导体材料可以吸收低能区光，因此可用于有机太阳能电池。这种供体-受体共存的材料，被称为TIDS，其同时拥有空穴载体和电子载体，具有双极性。OLED需要用到有均衡的高空穴和电子迁移率的新型双极性有机半导体。Nakamura和Tsuji等对这种双极性有机半导体进行了报道，即CZBDF。该材料具有宽带隙，以及均衡的高空穴和电子迁移率，是一种理想的OLED主体材料。

    二、半导体聚合物合成砌块

    在OLED、OPV和有机场效应晶体管(OFET)领域，关于半导体聚合物的研究得到了广泛的关注。OLEDs发光层可能会用到半导体聚合物，如聚对苯撑乙烯(PPV)。小分子OLED器件一般通过气相沉积法制备，然而聚合物材料可以通过溶液法制备薄膜和耐热器件，从而降低了生产成本。另外，对π-共轭聚合物进行化学修饰，还可以发出各种颜色的光。如，聚芴(PFO)、PPVs和结构随机的聚(3-辛基噻吩)(P3OT)分别呈现蓝、绿和红光发射。

    最近在有机电子研究方面，诸如聚噻吩之类的含硫聚合物被开发出来。聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)可用于电容器、有机晶体管、OLED的空穴传输材料、蓄电池，以及制动器、传感器和热电转换元件等。PEDOT/PSS是一种PEDOT和聚磺苯乙烯(PSS)的混合物，广泛用于OPV的空穴传输材料。聚(3-己基)噻吩(P3HT)与富勒烯衍生物(如PCBM)混合后可以形成一种高效的本体异质结。这种聚合物可用作OPV器件的光吸收p-型半导体。

    尽管P3HT和PFO是由一种单体聚合而成，两种不同的单体共聚也可以精确控制半导体聚合物的电子结构。而且，这种不同分子间的聚合将富电子单体(供体)和缺电子单体(受体)结合起来，从而制备出一种稳定的低HOMO能级的供体-受体(DA型)聚合物。另外，DA聚合物是窄带隙，可以进行低能区的光吸收，也可以通过p-或n-掺杂成为双极性半导体。

    卤化单体和硼酸(酯)单体在金属催化作用下可以通过交叉偶联反应进行共聚。选择不同的单体可以制备出不同的半导体聚合物。一种含有三甲基锡烷基(SnMe3)的单体和一种卤化单体间也可以进行类似的交叉偶联反应。反应结束后，有副产物三甲基卤化锡生成，不过在真空条件下很容易去除。

    三、改善溶解度的衍生试剂

    烷基官能团与π-共轭体系不发生相互作用，因此不会影响分子的电子特性。但在分子组装的固体状态，烷基的作用是很大的，通过引入烷基，可以改变其溶解度和熔点。由于大规模的溶液加工和印刷技术需要使用可溶性材料，因此有机器件尤其需要进行烷基衍生化以提高溶解度。另外，吸电子的氟烷基官能团有助于形成n-型有机半导体。一些OPV和OFET材料都包含双烷基噻咯。