从磷光OLED的工作原理可以看出,磷光OLED中主体材料对器件性能起着决定性作用。目前,红光和绿光磷光主体材料已经有了比较成熟的发展,相应的红光和绿光磷光OLED器件的效率和寿命都已达到了商业化应用的水平。但是,作为三基色之一的蓝光相应的磷光OLED在发光效率,器件寿命等方面还有很大的提升空间。这主要是因为蓝光磷光OLED对主体材料的三线态能级和电荷传输性能等有更高的要求。因此,开发出高效、稳定且易合成的蓝光磷光主体材料是目前磷光OLED领域急需解决的问题之一。另一方面,虽然磷光OLED在小尺寸显示技术方面已经取得了很好的结果,但是在照明应用方面还需要进一步发展。最近有关研究发现,在照明应用的器件中采用长波长的红光则会使其亮度明显提升,所以开发出深红色的磷光发光材料是OLED发展需要解决的另一个问题。所以本论文从目前OLED研究急需解决的问题出发设计合成了一系列氮杂咔唑(咔啉)类、氮杂螺双芴类蓝光磷光OLED的主体材料,以及以芳基喹啉为配体的红光铱配合物磷光发光材料,并对其电化学、光物理以及光电性能进行了详细的讨论。有关具体章节涉及的主要内容如下:1.氮杂咔唑(咔啉)衍生物的合成及光电性能研究氮杂咔唑,也称为咔啉,该结构作为缺电子的电子传输单元已经衍生出了很多优秀的双极性主体材料,其可作为蓝光磷光OLED的主体材料。作为咔啉家族的一员,δ-咔啉衍生物目前还很少被作为主体材料应用于磷光OLED。在这一部分研究中,我们设计合成了四个δ-咔啉类磷光OLED的主体材料,CzBPDCb,BDCbBP,Cz35PyDCb和Cz26PyDCb。对这些主体材料的电化学,光物理,光电特性,我们进行了详细的讨论。我们发现Cz35PyDCb和Cz26PyDCb的还原电势低于CzBPDCb和BDCbBP,其原因可能是CzBPDCb和BDCbBP中引入的易于被还原的吡啶基团的缘故。对于其发光光谱,相对于苯环,吡啶环的能级差小,这使得Cz35PyDCb和Cz26PyDCb的光谱相对于另两个化合物发生了红移现象。更进一步的,我们发现这四个化合物具有高达2.96 eV的三线态能级,并具有优异的空穴和电子传输特性,这些使得它们非常适合作为蓝光磷光OLED的主体材料。以Cz35PyDCb作为主体材料,可以实现电流效率,能量效率和外量子效率分别高达44.7 cd/A,40.2 lm/W和22.3%的高效的蓝光磷光OLED。2.氮杂-9,9’-螺双芴衍生物的合成及光电性能研究在这一部分工作中我们设计合成了四个aza-SBFs,即α-aza-SBF,β-aza-SBF,γ-aza-SBF和δ-aza-SBF,其之间的不同在于氮原子在芴环中的位置不同。我们研究发现这四个aza-SBFs具有很高的三线态能级,从而使得它们可以作为蓝光磷光OLED的主体材料。另外,我们还发现α-aza-SBF,β-aza-SBF的HOMO和LUMO分布几乎是完全分开的,但是γ-aza-SBF,δ-aza-SBF的HOMO和LUMO分布却是部分重叠的。同时这些aza-SBFs表现出了比SBF更好的电荷传输和热稳定性能。基于δ-aza-SBF的蓝光磷光OLED的最大外量子效率可以达到9.5%,高于基于SBF的6.6%。3.甲基取代位置对芳基喹啉铱配合物光电性能的影响在这一部分工作中,我们系统的研究了甲基取代的芳基喹啉铱配合物的合成,电化学,光物理特性以及分子模拟计算。我们发现,相对于引入甲基到喹啉环4’-位,引入甲基到其6’-位可以更好地稳定LUMO,从而导致更低的还原电势和红移了的吸收/发射光谱。对于苯环部分,由于苯环3-位是中心铱原子的对位,所以引入甲基到3-位可以更有效的提升HOMO能级。另外,引入甲基到苯环的2-位可以导致苯环平面和喹啉环平面之间明显的空间位阻和大的二面角,这也会导致更长的吸收和发射波长。综合这些甲基的调节作用,得到的铱配合物可以实现波长最长达646 nm的深红光发射。另外,基于6’-位取代的铱配合物的器件表现与4’-位取代的铱配合物十分接近,说明了引入甲基到这两个位置都可以得到优秀的红光磷光发光材料。