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近年来有机电致发光器件(OLED)发展迅速,在显示与照明领域的有着广阔的应用前景和巨大的市场潜力。OLED相对于传统LED有很多优点,如柔性强、对比度高、视角更宽、更加节能环保等,然而其高昂的成本,相对复杂的制备工艺限制了其发展,导致目前OLED产品价格普遍偏高,产品的市场竞争力不强。因此,降低发光材料的成本,简化制备工艺成为目前OLED研究领域的一项重要课题。科学家们经过不懈的努力,提出了一些能有效提高单线态激子比例、高效率的有机给受体型(D-A)荧光分子。其中主要包括“热致延迟荧光”和“三线态-三线态湮灭”两种原理。D-A类荧光材料有相对平衡的载流子注入和传输能力,制备方法比较简单,结构调控方便等优点。根据我们研究组的研究,具有较大T2-T1能级差的给受体分子能有效降低三线态内转换速率,提高高能级三线态激子反向系间穿越(RISC)回单线态的激子比例,理论上激子利用率可达100%,从而提升电致发光器件效率。热激子原理的基础是高能级三线态激子的RISC过程(Tn→S1),这一过程速率很快,很难被观测到。为了突破传统光化学理论限制,进一步验证热激子原理的普适性,以及获得高激子利用和高器件效率的材料,我们进行了大量的基础研究。根据文献调研和研究组工作基础,我们选择具有较高发光效率,较大T2-T1能级差的受体苯并噻二唑(BZ)和萘并噻二唑(NZ)作为新型D-A材料构筑基团,分别与不同强度的给体基团相组合,改变受体基团在给体基团上的取代位点,设计并合成了性质差异明显的光电功能的分子,实现了较高激子利用率及较高器件效率。本论文重点开展了以下几方面内容:1.设计合成以单个咔唑(Cz)为给体、单个苯并噻二唑(BZ)为受体的D-A分子,获得了给受体间不同连接方式的四种化合物。结合光物理测试,理论模拟,热力学测试以及电致发光器件的制备对这四种分子进行了细致的表征。其中Cz P-BZP表现出了优异的热力学性质,同时有较高的光致发光效率和较好的器件性能,其非掺杂器件电致发光光谱最大发射峰位为538 nm,最大外量子效率可达6.95%,最大电流效率为23.99 cd A-1,激子利用率为48%,已接近磷光电致发光器件水平。2.第二部分工作通过改变D-A分子给受体之间的比例,设计并合成了三种分子。相对于前一部分工作,三种分子的热力学稳定性都得到进一步的提升。在这三种化合物中,DCz P-BZ分子刚性较强,能较好的抑制非辐射跃迁,保持较高的荧光效率,而且DCz P-BZ展现出了更好的热力学稳定性以及更好的电致发光器件性能。前两部分的工作为设计高激子利用率和高器件效率的材料提供了思路。3.对前两部分的研究加以总结,以咔唑为给体,以得电子能力更强且T2-T1能级差更大的萘并噻二唑(NZ)为受体,设计并合成了Cz P-NZP和DCz P-NZ两种红光材料。DCz P-NZ相对于Cz P-NZP展现出了更好的热力学稳定性和电致发光性能,其中DCz P-NZ非掺杂器件电致发光光谱最大发射峰位为640 nm,最大外量子效率为1.77%,且器件效率非常稳定,激子利用率可达63%,大大超过了自旋统计限制;其掺杂器件电致发光光谱最大发射峰位为620 nm,最大外量子效率达到3.03%,说明DCz P-NZ是较好的有机电致发光材料。这一部分内容同时也为进一步设计深红光及近红外材料进行了探索和铺垫。4.为进一步研究及拓展“热激子”和HLCT原理的普适性,我们以给电子能力很强的吩噁嗪为给体,苯并噻二唑和萘并噻二唑为受体,分别在吩噁嗪3号位和10号位上进行取代,设计合成了PXZ-3-BZP,PXZ-10-BZP,PXZ-3-NZP和PXZ-10-NZP四种分子。PXZ-3-BZP和PXZ-3-NZP最低激发态为LE态与CT态杂化形成的HLCT态,而PXZ-10-BZP和PXZ-10-NZP最低激发态为LE态与CT态的混合态。经测试表明,HLCT杂化态材料有着更高的荧光效率,更好、更稳定的器件性能。其中PXZ-3-BZP掺杂器件电致发光光谱最大发射峰位为610 nm,最大外量子效率达到3.83%,最大亮度为49374 cd m-2,是目前相应光色下亮度最高的红橙光荧光材料之一;PXZ-3-NZP的非掺杂器件电致发光光谱最大发射峰位为738 nm,处于红外光谱区,其最大外量子效率达到0.82%,最大亮度为384 cd m-2,激子利用率接近100%,是目前报道的效率最高的非掺杂近红外荧光器件之一。