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本论文针对目前有机光电材料的前沿研究领域基于热激活延迟荧光(TADF)机制的有机电致发光二极管(OLED)技术进行研究。由于TADF机制应用于OLED领域时间较短，在设计领域仍然存在关键的科学问题亟待解决，尤其是缺乏针对常用片段的针对性研究;另外，TADF材料在OLED领域的应用也亟待拓展，针对以上关键科学问题，我们取得了如下的研究成果: (1)利用不同组合的给电子片段(D)和拉电子片段(A)构建了一系列具有典型D-A结构的有机分子，并通过片段性质-分子性质-器件性能的比较和探究，提出了一种设计高效TADF材料的普遍设计原则:首先TADF的分子设计需要优先满足高效的反系间窜越效率的需求，而荧光辐射跃迁效率可以放在次要的位置上;第二，为了满足材料具有极高的反系间窜越效率就必须使得片段的激发三重态高于电荷转移激发三重态。基于以上的设计原则，我们成功设计合成出了具有高效TADF特性的荧光材料AD-PXT, PNX-PXT以及CZ-TTR。 (2)针对自身位阻较小的咔唑基团，设计合成了一对具有完全相同的推拉电子片段及连接方式，但具有不同位阻结构的TADF材料CZ-TTR和DCZ-TTR。两个材料唯一的区别是CZ-TTR的咔唑片段可以自由旋转，其D-A之间的二面角与通常基于咔唑的D-A分子类似;而DCZ-TTR的两个咔唑处于邻位互为位阻使得其具有更大的二面角。DCZ-TTR的电子交换能仅有0.03 eV而CZ-TTR的电子交换能则有0.10 eV。基于DCZ-TTR的器件最高外量子效率、功率效率以及电流效率分别高达20.1％、58.5 lm/W和59.6 cd/A，明显高于CZ-TTR的对应值(14.4％、32.9 lm/W、32.5 cd/A)。这证明了提升D-A之间的位阻对于设计基于咔唑基团的高效TADF材料的重要作用。 (3)通过理论计算和实验证据相结合的方式证明了由不具有连续共轭的9，9-二甲基吖啶(DMAC)和不符合休克尔规则的吩恶嗪(PXZ)等“伪刚性片段”参与构建的TADF分子中普遍存在两种稳定存在的构象——具有TADF性质的近垂直构象和不具有TADF性质且会对材料的性能产生不利影响的近平面构象。我们以由DMAC构成的典型D-A分子DMAC-TTR进行了研究，证明了双构象现象的存在和其对器件性能产生的不利影响，进而提出了通过进一步增加伪刚性片段的刚性和增加D-A片段之间的位阻两种方法来避免双构象带来的能量损失，依照上述两种方法设计合成出的分子SADF-TTR和DMAC-PTR分别获得了高达20.2％和18.2％的最大外量子效率。 (4)基于具有双构象的TADF材料在器件中表现出双荧光的现象，提出了一种构建基于单一发光材料构建高效白光OLED器件的全新设计思路。基于此思路，设计合成了两个具有互补发光的双构象TADF材料PTZ-TTR和PTZ-Ph-TTR。两种材料都表现出颜色互补的双构象发光（其中近平面构象发蓝光，近垂直构象发橙光）。基于PTZ-TTR的器件实现了CIE色坐标为(0.33，0.33)的标准白光，且显色指数高达92。而基于PTZ-Ph-TTR在实现暖白光发光的同时实现了高达16.34％的最大外量子效率。