随着有机电致发光器件（OLED）在显示与照明领域的大范围应用，降低发光材料成本的需求凸显。国际上陆续提出了利用不含重金属的有机给受体（D-A）荧光分子来提高单线态激子比例，获得廉价、高效率的材料与器件。其中，“热活化延迟荧光”和“三线态-三线态湮灭”是最主要的两种原理。近期我们研究组在D-A类荧光材料研究的基础上，实验观测到高能级三线态激子反向系间窜跃到单线态的现象（RISC, Tn (n>1)→S1），提出利用高能级三线态激子的“热激子”原理，有望将荧光OLED器件的激子利用率提升到近100%。因此，从原理上讲，热激子原理可以有效结合磷光器件的高效率和荧光器件的高稳定性，为低成本、高性能的新一代有机电致发光材料的设计提供了全新的思路。光化学最低激发态原理——卡莎规则表明高能级激发态通常快速弛豫到第一激发态，所以高能级的激子很难利用。热激子原理是基于高能级三线态激子的RISC过程（Tn→S1），因此，探寻突破传统光化学理论限制，获得高激子利用和高荧光效率的材料体系是一项极具挑战性的工作，仍存在大量基础工作需要开展，例如Tn→S1的RISC动力学过程、分子结构与RISC速率的关系、高器件效率的热激子材料等。本论文依据光化学原理，以实现基于新机制（热激子原理）的高性能OLED材料为目标，重点开展了以下几方面内容：1.设计合成以吩噻嗪（PTZ）为给体、蒽（An）为受体的D-A分子，获得了PTZ-An间不同连接方式的三种化合物。光激发时，这些分子同时存在局域激发态（LE态，如π-π*）及D-A相互作用形成的电荷转移（CT）激发态。结合光物理测试结果和理论模拟数据，发现CT态和LE态的相对能级位置决定D-A分子的光谱性质。在D-A特定分子构型下，CT态和LE态能量接近，此时CT态与LE态可以混合或杂化形成一种新的激发态形式——杂化激发态（HLCT态）。电致发光器件结果表明，HLCT态材料（PTZ-3-AnP）可以表现较高的激子利用效率（ηr=62%）。进一步改进分子结构（降低D-A扭转角和增加共轭长度），材料性能获得大幅提升。PTZ-2An的掺杂薄膜荧光效率可以达到46%，最大电流效率为13.06cdA-1，最大亮度为51145cd m-2，器件展示了高的效率稳定性，13.02cdA-1@10000cd m-2和12.03cdA-1@50000cd m-2。2.以吩噻嗪为给体、苯并噻二唑为受体设计合成了高效率的近红外分子PTZ-BZP，其薄膜荧光光谱的最大发射波长位于700nm，并展示了较高的近红外固态荧光效率（16%）。PTZ-BZP器件的外量子效率达到了1.54%，激子利用效率为48%，最大亮度为780cd m-2，器件电致发光光谱的最大发射波长为692nm，是目前报道的效率最高的非掺杂近红外荧光器件之一。这部分内容通过强调对三线态激子的利用为提高近红外荧光器件的效率提供了新途径。3.运用多种光物理表征手段研究了热激子材料的高能级RISC过程。利用磷光敏化技术确定了热激子材料的T1态能级位置，计算得到这类分子都具有大的S1-T1能量差，说明RISC过程不是在低能级发生的；通过时间分辨光谱观测到热激子材料中存在纳秒级的延迟荧光，表明Tn→S1的RISC是一个快速动力学优势过程；测试计算了高能级Tn→S1的RISC量子效率及Tn→T1的内转换量子效率，发现若干热激子材料的Tn激子RISC的几率高达91%，进一步证实高能级RISC过程的合理性。