近年来，有机电致发光二极管以其发光效率高、色彩选择范围宽、驱动电压低、视角宽、制作简单、重量轻、机械加工性质好等优点，在手机、数码相机、车载显示、笔记本电脑、电视等领域显示出广阔的应用前景，成为当今国际平板显示技术研究的热点之一。经过几十年的发展，材料和工艺等领域都取得了显著的进步，部分材料甚至达到实用化水平。但是目前有机电致发光材料和器件仍然存在许多不足之处，例如：材料的工作寿命短，固态下发光效率差，发光颜色不纯，制备工艺不成熟等，制约了有机电致发光器件的进一步发展。有机电致发光的三基色材料中，绿光材料和蓝光材料得到飞速发展，甚至达到实用化水平，而红光材料发展相对滞后。针对目前高性能的红光材料少，性质与结构之间的关系不明确等问题，本文选择异佛乐酮作为基础原料，合成了一系列发光材料，并且详细探讨了结构与发光性质的关系。目前有机电致发光领域中最具有代表性的红光材料是吡喃系列化合物，该系列化合物的优点是发光效率高。但也存在许多缺点：它们的发光峰在580-610nm区域，半波峰宽100nm左右，颜色纯度差；另外在合成过程中，吡喃环有两个可以发生缩合反应的甲基，容易生成双缩合的副产物，造成产率低、不易提纯等缺点。鉴于吡喃系列化合物的优缺点，本文用异佛乐酮为原料，以三苯胺、咔唑等基团作为电子供体，丙二腈作为电子受体，合成了一系列具有典型的推拉电子特性的多支化合物。由于异佛乐酮分子只有一个可以发生缩合反应的活泼甲基，避免了双缩合产物的生成，因此该系列化合物的合成简单，产率高，仅通过重结晶就可以达到使用纯度，有利于实现工业化生产。晶体是物质存在的最基本形态，了解晶体中分子结构和分子的堆积状态，对于研究物质与光学性质之间关系具有重要的指导意义。本文将所得产物溶解在不同溶剂中，通过缓慢挥发溶剂法，生长出三个新的晶体，并测得了三个晶体的结构。通过对晶体结构进行分析，得出以下结论：所得到三个化合物都是典型的推拉电子型化合物，具有大的π共轭体系，电子离域性好，具有典型分子内电荷转移特性；这些化合物中环己烯基团呈现非平面构型，它的两个甲基与共轭面交叉排列，这会阻碍分子间的聚集；与单支化合物A1-1相比，三支化合物A1-3电子离域程度大，与周围分子弱相互作用多；化合物A2-1中咔唑基团和相邻的苯环存在较大的扭转角，这不利于供电子基团的电荷向共轭链的转移。电致发光与光致发光的发光机理有许多相似点，了解化合物的光致发光性质有助于对电致发光性质的认识。本文对异佛乐酮类化合物的线性吸收、单光子荧光进行了详细地研究。实验表明不同极性的溶剂对化合物的线性光学性质有显著的影响：随溶剂极性增加，溶剂分子对溶质分子作用力加强，导致单光子荧光峰明显红移，红移的幅度接近60nm，这说明异佛乐酮类化合物容易与周围分子产生相互作用；三苯胺衍生物的荧光量子产率随极性增加显著降低，支链越多量子产率降低越明显，这说明多支化合物更容易与周围分子产生相互作用，而造成荧光猝灭。随着支链的增加，化合物的光学性质出现了许多变化：由于多支化合物的支链通过中心供电子基团形成更大的共轭体系，电子离域程度加强，带隙变窄，吸收峰明显地红移：这些化合物的单光子荧光峰红移很小，这说明激发态下分子构型可能发生了变化，共轭体系被打破。随着供电子基团推电子能力的增强，其线性吸收和单、双光子荧光光谱均发生红移，荧光量子产率得到提高。采用循环伏安法测定了三苯胺衍生物的能级，研究发现这些化合物随支链增加带隙变窄，这个变化的趋势与紫外吸收光谱和量化计算的结果相吻合。研究还发现这些化合物的HOMO或LUMO能级相差很小，因此可以采用结构相同的有机电致发光器件对化合物的电致发光性质进行研究。为了研究材料本身的分子结构和堆积方式对电致发光性质的影响，本文将这些化合物作为非掺杂的主体发光材料制成电致发光层，并测试了电致发光性质。实验表明，随支链增加三苯胺衍生物的电致发光峰红移，发光强度和效率逐渐降低，这表明多支化合物具有更强的分子间相互作用和更严重的荧光猝灭效应。三苯胺衍生物中，随支链增多启动电压逐渐增强。与单支化合物相比，咔唑衍生物中双支化合物的电致发光峰红移，亮度和发光效率低。由于化合物A2-1的咔唑环与相邻苯环之间存在较大扭转角，降低了咔唑基团的供电子能力，与化合物A2-2相比，其发射峰蓝移了35nm，亮度和效率也明显降低，启动电压反而升高。从以上结果得出结构与电致发光性质的关系：强供电子基团能促使电致发光峰红移，提高发光亮度和效率，降低驱动电压；支链越少，化合物的驱动电压越低，发光亮度和效率越高。异佛乐酮类化合物是典型的推拉电子型化合物，具有大的共轭体系，因此我们推测这类化合物具有强的双光子吸收效应。本文采用Ti：Sapphire飞秒激光器测试了该类化合物的双光子性质。实验表明这类化合物具有大的双光子吸收截面，A2-3的吸收截面高达1260GM。支链之间的相互作用对双光子吸收有着显著的影响，随支链增多双光子吸收截面显著增加。从三苯胺衍生物与咔唑衍生物的双光子吸收性质比较中可以看出，化合物平面性越好越有利于双光子吸收截面的提高。本文在探索红色发光材料的过程中，将具有推拉电子特性的化合物作为主体发光材料引入到有机电致发光器件中，得到了三种性质优良的非掺杂的红色电致发光材料，研究发现单支化合物具有低的启动电压、强的亮度和高的效率，更适合作为电致发光材料。这为设计合成高效率的红色电致发光材料提供了参考依据。本文还测试了这些化合物的双光子吸收性质，得到了几种具有较大双光子吸收截面的材料，结果表明多支化合物中支链间的相互作用会显著地提高双光子吸收截面。