有机发光二极管（Organic Light-Emitting Diodes,OLEDs）是一种自发光并具有广视角,强对比度等优点的高端显示屏。虽然OLED具有很多优势,但该显示技术仍然在蓝光、绿光、红光和白光的发光表现力和持久度上有待改进和提高。早期研制的荧光OLED材料被后来的磷光OLED材料逐渐取代,因为由电子态和自旋本身的性质决定了磷光发光效率是荧光发光效率的三倍。在磷光材料中,过渡金属配合物有着不可取代的重要地位,这也是本论文的研究重点所在。在高性能的OLED器件中,除了制作工艺方面可以改善其应用,更重要的是组成OLED的电荷传输层材料和发光层材料的各自优越性能,以及组合到一起的相互协同有着广泛提升空间。其中本论文主要针对的是过渡金属Ir配合物分子在激发态衰变中的一些性质的计算研究,从定性和定量的计算方式评价了几种具有代表性的Ir配合物的发光效率。在辐射跃迁过程中,我们定量分析了不同单重激发态和三重激发态之间的自旋轨道耦合常数的大小,从而判断电子在激发态中的系间窜越行为;在非辐射跃迁过程中,我们应用费米黄金规则和微扰理论等方法来定量计算了每个Ir配合物的非辐射跃迁速率常数,然后通过振动频率和重组能分析一类配合物中影响非辐射跃迁速率的由分子基团的振动方面原因,从而可以进行定向分子设计,最大程度地减小分子在激发态衰变过程中的振动弛豫。本文一共分为六章。第一章是前言,主要介绍了OLED的功能和组成架构,并简要概括了OLED的发展历程,以及研究OLED发光材料的重要性;第二章是理论基础部分,涵盖了量子力学基础,量子化学计算方法以及在基组选择方面的论述,由于本论文研究涉及电子的辐射与非辐射跃迁过程,因此在本章中还简述了理论评价两个跃迁过程中用到的基本原理和公式表达;第三章到第六章是对不同种类的Ir配合物进行的定性和定量评价,在对已合成的分子详细的计算和分析作为对比,也对自行设计的分子进行了理论研究,其主要的研究内容如下:1.为了理论评价辐射和非辐射跃迁速率常数,我们整理了一套定量的理论方法。首先为了验证该方法的有效性,以最常见且应用最广泛的Ir苯基吡啶配合物fac-Ir（ppy）₃及其完备的实验数据作为参考。计算表明这套整合的理论计算体系可以准确定量地描述该分子的激发态衰变行为。基于此,我们又将该方案套用到了另外三个实验上已经合成的Ir配合物中,都得到了和实验结果极其吻合的结果。这四个已合成的分子都有一样的主配体,唯一的区别在于辅助配体上。其中配合物Ir（ppy）₂DBM（DBM=1,3-diphenyl-1,3-propanedione）在室温下不发光,通过计算我们找到了它不发光的原因,并设计出了改良辅助配体的Ir配合物,计算证明新设计的配合物发光效率得到了明显提升。2.在前述整合的理论计算思路基础上,我们拓展应用于评价一类Ir配合物其辅助配体上其取代基团的性质对整个分子发光性质的影响做了深入的研究和讨论。这类Ir配合物主配体是二氟取代的苯基吡啶,辅助配体的骨架部分是联咪唑,唯一不同是在联咪唑的对称位置上取代具有推电子或吸电子的取代基。计算结果表明在辅助配体上取代推电子基团的发光效率要高于取代吸电子基团。进一步分析振动模式对非辐射跃迁的贡献可以看出在辅助配体上取代吸电子基团会使辅助配体的振动幅度明显增加,从而增大了非辐射跃迁速率常数,导致发光效率的降低。3.我们又对主配体上的取代基性质对Ir配合物发光效率的影响进行了研究。我们选取了一类具有相同辅助配体——吡啶甲酸酯的Ir配合物,主配体是由不同取代基取代的二氟代联吡啶,不同之处在于主配体上的取代基。实验上已经证明不同性质的取代基会对发光效率有不同的影响,其中吸电子取代基会提高量子效率,而推电子取代基会降低量子效率。通过理论评价,定量描述了和实验一致的现象。我们设计了一个新的具有大体积吸电子取代基的配合物,理论计算表明在主配体上取代基的性质并不是影响分子发光效率的决定性因素,取代基团的体积大小同样会影响整体的发光效率。4.由于在非辐射跃迁过程中,分子的振动弛豫贡献了较大的非辐射跃迁成分,这一点在理论计算非辐射跃迁速率常数中也有所体现,其中重组能和黄昆因子就能定量反映出电子在两个态之间的跃迁引起的原子核位置的变化程度。基于这个事实,我们在已成功应用的几类Ir配合物上分别进行部分和整体的氢原子的氘同位代,通过不改变原子核电荷数,也就是不改变电子行为的同时增加原子核质量,使其振动幅度减小,从而达到减小非辐射跃迁速率常数的目的。通过理论计算,我们发现在主导电子跃迁的配体上进行同位素取代会有效抑制非辐射跃迁过程并能将原有的分子效率提高将近50%。