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本论文的研究重点是开发具有热活化延迟荧光(TADF)特性并可用于高效非掺杂有机发光二极管(OLED)的新型发光材料,针对目前非掺杂TADF发光材料存在的问题,获得了以下重要的进展:(1)三联吡啶(TPy)基团由于其合适的拉电子能力、丰富的分子间与分子内氢键作用,在有机光电、超分子自组装等领域具有广阔的应用前景。本文首次利用Tpy基团的分子间氢键作用构建了一系列新型TADF发光材料ToPy-Ph-PXZ、TmPy-Ph-PXZ和TpPy-Ph-PXZ。基于一致的D-π-A分子骨架结构,三个材料表现出相似的单分子光物理性质与电化学性质。然而,由于中心吡啶环上不同的取代位置所带来的不同氢键作用,它们在聚集态时的性质表现出巨大的差异。相比于ToPy-Ph-PXZ与TpPy-Ph-PXZ强烈的π-π堆积倾向,TmPy-Ph-PXZ的分子间氢键作用不仅可以有效的抑制吩噁嗪(PXZ)基团的π-π堆积,降低浓度猝灭;而且提升了分子间骨架结构的刚性,降低了非辐射跃迁造成的能量损失。TmPy-Ph-PXZ的纯薄膜获得较高的荧光量子产率(PLQY),更重要的是,基于其的非掺杂OLED器件的最大外量子效率(EQE)达到了 22.6%。这些结果表明构建具有连续、有序的分子间氢键相互作用的TADF发光材料是构建高效非掺OLED器件的一种简单、可行的方法。(2)利用嘧啶基团取代上述TADF发光材料TmPy-Ph-PXZ中外围的吡啶取代基,我们构建了一个全新的TADF发光材料DPmPy-Ph-PXZ。嘧啶基团更强的拉电子能力使DPmPy-Ph-PXZ的荧光发射光谱发生明显的红移。进一步研究表明DPmPy-Ph-PXZ同样具有连续、有序的分子间氢键相互作用可以很好的抑制PXZ基团的π-π堆积;同时拉电子基团之间强烈的氢键作用而非π-π堆积作用,不仅有利于平衡载流子传输性能而拓宽激子的复合区域,更有利于提高TADF发光材料的水平取向而增加器件的出光效率。因此其非掺杂OLED器件实现了高效的黄光发射,发射峰的波长、CIE坐标分别达到了 560 nm、(0.44,0.54);最大电流效率(CE)、功率效率(PE)以及EQE达到了创纪录的70.0 cd A-1、90.1 1m W-1和21.8%;并且表现出极小的效率滚降,在亮度为1000 cd m-2时EQE的效率滚降仅仅只有7.8%;在驱动电压为7 V时获得了超过70,000 cd m-2的亮度下,此时器件仍然维持在EQE=7.6%,是当前黄光OLED器件的最优结果之一。(3)对于上述TADF发光材料TmPy-Ph-PXZ进行进一步的修饰,我们制备得到了两个新型TADF发光材料DPyPm-PXZ和PyPmPm-PXZ。基于一致的D-π-A结构,它们的单分子光物理与电化学性质表现出相似性;并且伴随着A片段拉电子能力的逐渐增强,它们的分子内电荷转移(CT)吸收与发射峰均较TmPy-Ph-PXZ表现出明显的红移。通过两个分子在单晶状态下的分子间相互作用的研究,我们发现它们也可以形成连续、有序的分子间氢键作用。连续、有序的分子间刚性结构有助于减少分子内、分子间的非辐射跃迁过程,从而提高材料的辐射跃迁效率。因此TADF发光材料DPyPm-PXZ和PyPmPm-PXZ的非掺杂OLED器件实现了高效的橙、红光发射,它们发射峰的波长、CIE坐标分别达到了 576nm和596nm、(0.50,0.49)和(0.56,0.44);他们的最大EQE达到了 1 8.8%和1 1.3%,且器件均表现出极小的效率滚降。这些结果表明连续、有序的分子间氢键作用可以有效抑制橙、红光的非辐射跃迁,有利于发展橙、红光的高效非掺杂TADF发光材料。(4)通过引入二苯醚间隔基团(Spacer)来有效抑制分子内电荷转移过程,设计并合成了新型D-Spacer-A结构的TADF发光材料DMAC-o-TRZ。当DMAC-o-TRZ处于单分子分散态时,分子主要表现为稳定的片段局域激发态特性;而随着DMAC-o-TRZ的浓度逐渐增加,分子间电荷转移过程逐渐成为主宰。分子间电荷转移过程不仅赋予了高浓度DMAC-o-TRZ体系TADF特性,而且可以有效抑制分子聚集引起的浓度猝灭效应。因此基于DMAC-o-TRZ的OLED器件的效率呈现出与掺杂浓度显著的相关性。当分别以5 wt%、42 wt%掺杂和非掺杂的DMAC-o-TRZ薄膜作为发光层时,相应器件的最大EQE分别为3.0%、15.5%和14.7%。非掺杂OLED器件在1000 cdm-2的亮度下,最大CE、PE和EQE仍然达到了 30.0cd A-1、21.2 1m W-1和11.3%。这些结果均表明采用D-Spacer-A结构构建具有分子间电荷转移特性的新型发光材料是发展高性能非掺杂OLED发光材料的一种简单、可行的方法。