有机发光二极管（OLED）因其巨大的应用潜力而备受关注,它可以应用于智能手机、固体照明、大面积显示屏和穿戴设备中,发展前景广阔。鉴于OLED的性能与所应用的材料息息相关,为了提高其器件性能,科学家在有机光电材料的设计与测试方面开展了诸多研究。其中,螺环结构由于其独特的优点而被广泛用于构建有机光电材料。首先,螺环结构中sp³杂化的螺碳原子使两侧的碳环相互垂直,形成一个稳定的三维空间结构,有助于抑制聚集态的π-π堆积效应。其次,螺环材料合成简单,可改变调节反应物来优化分子结构,准确调控材料性能。此外,螺环结构具有优异的溶解度、成膜性和热稳定性。目前,通过分别引入给体和受体单元,利用螺环结构来构建热激活延迟荧光材料或双极主体材料的方法已有诸多报道。但如何突破该传统方法、深入发掘螺环结构的潜力仍是一个值得深思的问题。在本论文中,作者的工作分为两部分:一方面,作者通过巧妙的位点调控,创新地实现了螺环材料内的空间电荷转移,并首次研究了烷基链的改变对分子结构和材料发光性能的直接影响;另一方面,作者设计了新型的双螺环结构,发现了双螺环材料独特的发光性能,并探索其在器件中的应用。本论文工作研究了螺环材料的新型构建方法,为螺环材料的发展提供了新的方向。在第二章中,我们创新性地在芴螺三苯胺中芴单元的C1位引入拉电子基团,打破常规构建“给体-π-受体”型材料的思维,实现了“给体-空间-受体”的电荷传输。我们观察芴螺三苯胺的结构可知,芴单元的C1位与螺碳中心原子距离较近,且吖啶限制了芴C1位取代基的空间旋转,若在芴的C1位引入平面共轭单元,该共轭单元所在平面与螺环中吖啶平面的距离会比较近,有希望产生空间相互作用。基于该思路,通过引入不同的给电子基团（2,6-二苯基嘧啶和4,6-二苯基-1,3,5-三嗪）和烷基链（正己基和2-乙基己基）,我们设计了四个基于芴螺三苯胺的热激活延迟荧光材料。虽然在螺环结构中,芴的C1位空间位阻较大,芴C1位卤素或硼酸直接与取代基是无法反应的,但我们采用了先引入取代基、最后成环的反应路线,成功合成了四个新型蓝光材料,并对其发光性能进行研究。通过单晶分析我们得知,在该体系中,分子内和分子间的给受体距离均小于3.60?,说明给体和受体间可产生一定的空间电荷相互作用。同时我们发现,烷基链的改变直接影响了分子内给受体的距离和材料的发光性质。与N2-6和N3-6相比,N2-8和N3-8中乙基的引入改变了正己基链的构型,使其己基链远离了受体单元,进而缩小了N2-8和N3-8中给受体的距离。较短的给受体的距离使材料具有较强的空间电荷转移,因此N2-8和N3-8的荧光光谱有所红移,其荧光量子产率也更高。最终,基于N2-8和N3-8的蓝光旋涂有OLED器件分别取得了高达17.60%和18.87%的外量子效率,证明了通过螺环中芴C1位衍生实现空间电荷转移的可行性。在第三章中,基于单螺环结构的研究结果,我们进一步设计了新型双螺环结构,并研究其独特的光物理性质及在有机发光二极管器件中的应用。在本工作中,我们设计了轴向延伸的双螺骨架DSP,通过引入不同的给电子基团（10-苯环-吖啶和9H-喹啉[3,2,1-kl]吩恶嗪）,合成了两个基于该骨架的双螺材料DiSAAF和DiSFAQ。值得注意的是,两个材料在溶液中是观测不到荧光发光的,但在薄膜状态下却有很强的绿光荧光发射光谱,这种现象在其他螺环材料中并没有被观测到。随后,我们在理论计算中找到了这一现象的答案:分子的HOMO是完全分布于顶端的给体单元,LUMO完全分布于底端的2,7-二氰基芴,中部两个螺碳原子完全打断了分子内的电荷传输,因此在溶液状态下单分子是不发光的。而在薄膜状态下,因给体和受体均处于同一平面,分子间有效的堆积使其产生分子间电荷传输发光。同时,两个双螺环材料具有良好的热稳定性、电荷迁移率和合适的能级,适合作为主体材料。最终,以DiSAAF为主体、Ir（MDQ）₂（acac）为客体的有机发光二极管器件取得了21.70%的外量子效率,优异的器件性能证明双螺环材料具有巨大的发展潜力。