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在有机发光二极管（Organic light-emitting diode,OLED）的经典三层结构中,发光层是决定OLED器件最终性能的重要组成部分。传统荧光材料是第一代应用于发光层的材料,经量子统计可知,传统荧光材料的发光仅由占比为25%的单重态激子完成,所以内量子效率（Internal quantum efficiency,IQE）最高仅能达到25%,因而其应用研究受到了限制。相比之下,作为第二代OLED发光材料的磷光材料,通过引入过渡金属原子,可借由其重原子效应增大单重态与三重态之间的自旋轨道耦合（Spin-orbit coupling,SOC）作用,由此可以将三倍于单重态激子的三重态激子利用,使得内量子效率可达到100%。但是贵金属有价格昂贵、储量低和污染环境等缺点,使得这类材料的应用研究同样受到了限制。热活化延迟荧光（Thermally activated delayed fluorescence,TADF）材料作为第三代OLED发光材料在近些年被研究者提出,这类材料发光的关键是具有反系间窜跃（Reverse intersystem crossing,RISC）过程,在最低单重激发态与最低三重激发态能差(ΔEST)足够小的前提下,最低三重态的激子通过吸收周围环境热量来翻越二者间的能垒并通过RISC过程到达最低单重态来发光,因此其IQE也可以达到100%。但其器件的发光效率能比得上磷光器件的并不多,这主要是因为采用TADF材料的OLED器件普遍存在着严重的效率滚降问题。而后,马於光教授课题组报道了“热激子”TADF材料,可以大幅度提高激子利用率,这为TADF材料的光物理过程提供了更新颖又严谨的理论支撑。而许辉教授发表的D-A-A型TADF分子则为设计出更高效率的TADF材料提供了更多可能。因此,对该类材料的结构设计和光物理过程的理论研究将对高效TADF材料的设计起到重要作用。传统的D-A型分子通过电子供体D和电子受体A所构成的近乎垂直的二面角,虽然使分子的最高占据轨道（the highest occupied molecular orbital,HOMO）和最低非占据轨道（the lowest unoccupied molecular orbital,LUMO）得到了充分分离,但同时却也减小了最低单重激发态发射的振子强度和分子的光致发光量子产率。随之改进的D-A-D型TADF分子打破了线型分子设计,构型的改变使得分子拥有较小的ΔEST和一定程度的HOMO与LUMO的重叠,提升了分子的发光效率。同样采用Y型结构的D-A-A型TADF分子相较D-A及D-A-D型分子的RISC效率提高了一倍,单重态的辐射跃迁速率（Radiative decay rate,kr）提高了一个数量级,单重态和三重态的非辐射跃迁速率(Nonradiative decay rate,knr)降低了五倍,这使得采用该材料的OLED器件的外量子效率（External quantum efficiency,EQE）到目前最佳的达30%。基于以上分析,为了提高分子的发光效率,本论文选用了D-A-A型TADF分子作为设计高能级TADF分子的基础,并展开了以下工作:（1）我们基于pt BCz PO2TPTZ分子进行了一系列新分子的理论设计。其中diphenylphosphine oxide（PO）基团作为次级受体仅调整其数量为1或2。对于供体部分,我们采用了四种给电子能力较强的供体,分别为dihydrophenazine（DHPZ）,phenothiazine（PTZ）,phenoxazine（PXZ）和9,9-dimethyl-9,10-dihydroacrid-an（DMAC）,以此构成8个存在高能级RISC过程的TADF分子。（2）通过将pt BCz PO2TPTZ分子的受体-供体二面角、吸收光谱、kr等实验数值与理论计算数值进行对比,我们确定了采用B3LYP泛函和6-31G（d,p）基组进行所设计的新分子的光物理性质研究。通过对新分子进行几何结构优化、吸收发射光谱计算,我们初步推断出新分子均存在高能级发光现象,其中D-TRZ-2PO的最强吸收峰的振子强度明显更强,这表明在激发过程中可能存在更大的跃迁几率和振动偶极。此外,DHPZ-TRZ-2PO的激发态能级相对其他分子更低,更容易发生高能级发光现象。（3）通过计算Sm→S0的kr、Tn→T1的内转换速率(Interal conversion rate,kic)、Sm-Tn之间的系间窜越速率(Intersystem crossing rate,kisc)和反系间窜越速率(Reverse intersystem crossing rate,krisc),我们定量评估了D-TRZ-n PO的发光性能。DMAC-TRZ-n PO和PXZ-TRZ-n PO由于从Tn到T1的内转换（Internal conversion,IC）过程更快而在高能级激发态下几乎不发射。PTZ-TRZ-n PO和DHPZ-TRZ-PO由于具有比kisc更大的kr,可能是潜在的高能级激发态荧光分子。在这8个分子中,具有蓝光发射波长的DHPZ-TRZ-2PO由于其超快的ISC和RISC过程以及有效的辐射衰减,可以被认为是一种潜在的高能级激发态延迟荧光材料。同时,在D-A-A型TADF分子因结构变化所致的性能改变的研究过程中,我们也进一步总结了构效关系,旨在为后续材料设计提供理论基础。