有机发光二极管(OLED)凭借着其自身突出的技术和应用特点,一经问世便得到了人们的广泛关注。经过三十多年的发展,OLED材料开发及器件制备工艺均有了长足的进步,器件效率、亮度及寿命等性能指标都有了很大的提高,已经达到或接近实用水平。OLED作为一种电致发光器件,发光材料是其核心组成部分,发光材料自身的性能很大程度上决定了器件的性能。因此高性能发光材料的开发一直是人们的研究热点。第一代传统荧光材料仅能利用25%的单线态激子的辐射跃迁过程实现发光,器件的最大内量子效率一般限制在25%以内;第二代磷光材料的出现打破了传统荧光材料发光机制的制约,使得三线态激子的辐射跃迁过程成为可能,因而极大地提高了材料的激子利用率,器件可以实现近乎100%的内量子效率;第三代发光材料为热活化延迟荧光(TADF)材料,这种材料很小的单线态-三线态能级差(△EST)使得三线态激子经过反系间窜越(RISC)过程重新回到单线态的几率大幅提高,增加了原本三线态激子的利用率,器件的最大内量子效率理论上也可达到100%。值得注意的是,虽然基于TADF材料的OLED器件可以获得很高的器件效率,但器件的色纯度、效率滚降以及寿命问题仍有待进一步完善。磷光电致发光材料仍被认为是最具商业化前景的发光材料。一般情况下,为了避免由于发光材料自身浓度过高而引起的发光淬火现象,通常会将发光材料掺杂到一定的主体材料当中。因此,高性能主体材料对于高效OLED器件的实现也是至关重要的。本论文的研究重点便是高性能磷光主体材料的开发,我们的工作主要从以下几个方面进行展开:1.在第二章中,我们设计合成了一种新型多环芳烃化合物——3,6,11,14-四苯基二苯并[g,p](?)(TPDBC),并对其热学性能、光物理性质、电化学行为、电荷传输性能以及电致发光性能进行了充分的研究。实验结果表明,TPDBC有着良好的热稳定性、适当的三线态能级以及最高占据分子轨道/最低未占据分子轨道(HOMO/LUMO)能级。以TPDBC为主体材料的红光PHOLED也取得了相对较高的效率水平,其最大外量子效率可以达到14.4%。2.在第三章中,我们设计合成了一系列双螺及螺桨烷结构的化合物—TPA、Cz、SF以及SO,并将它们用作绿光及红光PHOLED主体材料。结果表明,基于双螺及螺桨烷衍生物的绿光及红光器件均表现出了优异的器件性能。其中,以螺桨烷衍生物——SF为主体的器件性能尤为突出,绿光及红光器件的最大电流效率、功率效率以及外量子效率分别为97.6 cd A-1/47.3 cd A-1、77.8 lm W-1/40.2 lm W-1和27.0%/26.6%。值得一提的是,基于双螺衍生物——TPA的红光器件最大外量子效率也超过了 24%。3.在第四章中,我们设计合成了一种新型螺环结构化合物——SDBSO。SDBSO分子内螺双[二苯并[b,e][1,4]硅杂哌啶]骨架的引入使得材料具有很高的三线态能级(超过3.10 eV)。此外,螺环连接方式也使得SDBSO具有良好的热学性能以及适当的前线分子轨道(FMO)能级。以SDBSO为主体的红光、绿光以及蓝光器件均表现出了相对较高的效率水平,其中红光及绿光器件的最大外量子效率均超过了 20%,且器件的效率滚降很小。4.在第五章中,我们分别以芳胺和芳基磷氧为电子给体和电子受体,采取邻位连接的方式设计合成了三个新型D-A型主体材料——P01TPA、P02TPA以及2POTPA。通过改变分子内给体或受体的比例,我们系统地研究了不同给受体连接方式对材料热稳定性、光物理性质以及电致发光性能的影响。邻位连接的方式使得PO1TPA、P02TPA以及2POTPA均具有较高的三线态能级。在以这些材料为主体的蓝光、绿光以及红光PHOLED中,以PO1TPA为主体的器件表现最为突出,其中绿光器件的最大外量子效率更是达到22.2%。5.在第六章中,我们通过在苯环的邻位引入苯甲腈及咔唑单元设计合成了两个新型咔唑衍生物——CNPhCz和DCNPhCz,并将它们用作蓝光及绿光PHOLED主体材料。我们系统地研究了不同数量受体单元(苯甲腈)对材料热学性能、光物理性质、电化学行为、电荷传输性能以及电致发光性能的影响。我们的研究结果表明具有单个受体单元的材料——CNPhCz表现出了更为优异的器件性能,其中绿光器件的最大外量子效率可以达到24.4%。6.在第七章中,我们通过在9,10-二氢吖啶的4-位上引入不同的受体单元设计合成了三个新型主体材料——MeAcPhCN、PhAcPhCN和MeAcPyCN。独特的连接方式在一定程度上限制了分子内的共轭长度,使分子具有较高的三线态能级。以这些材料为主体的红光PHOLED也取得了相对较好的器件效果,基于MeAcPhCN的器件的最大外量子效率可以达到20.5%。7.在第八章中,我们设计合成了一系列不同的螺环体系——螺[环丙烷-1,9’-芴]、螺[环戊烷-1,9’-芴]、1’,3’-二氢螺[芴-9,2’-茚]以及9,9’-螺双芴,并基于这些螺环骨架制备了四种新型主体材料(1、2、3和4)。实验结果表明在芴C9-位引入不同的环状结构对材料光物理性质、电化学行为以及前线轨道能级的影响很小。值得注意的是,基于螺芴衍生物——4的绿光PHOLED的器件性能最为突出,器件的最大外量子效率为18.8%。8.在第九章中,我们通过将芴9-位碳原子替换为同主族的硅和锗设计合成了两个新型杂原子芴结构单元——9-硅杂芴和9-锗杂芴,并将它们用于构建PHOLED主体材料(DPS和DPG)。我们的研究结果表明,不同杂原子的引入对材料的光物理性质、热学性能以及电化学行为影响很小,对材料的电荷传输能力以及电致发光性能则影响显著。基于9-硅杂芴衍生物(DPS)的红光器件取得了令人振奋的结果,器件的最大电流效率、功率效率以及外量子效率分别为50.7cd A-1、44.7 lm W-1和28.3%。此外,基于9-锗杂芴衍生物(DPG)的器件也取得了较好的器件结果,器件的最大外量子效率超过了 2 0%。总的来说,我们围绕着新型磷光主体材料的开发,对多个体系的材料进行了系统地研究,并就材料构性关系初步得出了几点适用性结论,这为后续高效磷光主体材料的开发提供了一定的有益借鉴。