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目前,消费者对高品质电子产品的需求不断增加,开发新型有机发光二极管（Organic Light Emitting Diode,OLED）技术对于突破国外技术壁垒,促进我国产业转型具有重要意义。自1987年OLED技术问世以来,发光材料经历了多次技术革新:最初的OLED荧光材料受限于自旋统计规则的限制,只能利用25%的单线态激子发光。随后,研究者报道了重金属配合物磷光材料,其利用重原子效应增强自旋轨道耦合（Spin-Orbit Coupling,SOC）,突破了三重态激子与单重基态之间的跃迁禁阻,提高了激子利用率（Exciton Utilizing Efficiency,EUE）。但是重金属元素价格昂贵,容易造成环境污染,且蓝色磷光材料依然缺乏。因此,利用低成本的纯有机材料,实现高效率三重态激子利用成为当前研究的热点,其中主要机制包括:热活化延迟荧光（Thermally-Activated Delayed Fluorescence,TADF）,三重态-三重态湮灭（Triplet-Triplet Annihilation,TTA）,以及热激子（Hot Exciton）机制等。除了关注三重态激子利用以外,高性能蓝色电致发光器件的研发也是研究者关注的重点,它的性能（效率、色纯度和稳定性等）仍然是制约整个领域发展的瓶颈。本质上,激发态决定材料的发光性质。因此,我们从分子激发态设计入手,调控激发态的组成,发现新的发光机制,实现低成本、高效率新一代纯有机发光材料。本论文重点研究了一种新型激发态,即杂化局域电荷转移激发（Hybridized Local and Charge-Transfer,HLCT）态。HLCT态强调激发态内部局域（Locally-Excited,LE）态和电荷转移（Charge-Transfer,CT）态的相互融合,兼具高荧光量子产率（Photoluminescence Quantum Yield,PLQY）与高EUE的优点。一般来说,LE态组分具有较高的PLQY和激发态能级,有利于高效率蓝光发射,但是LE态不利于三重态激子的利用,EUE通常小于25%;而CT态由于非常小的单三重态能隙差(ΔEST),能够有效提升EUE,但同时会造成PLQY的下降和发射光谱的红移,不利于蓝光材料的构筑。通过分子中LE态和CT态之间杂化形成的新的HLCT态,兼具两种激发态各自的优点（高PLQY和高EUE）,易于实现高效率蓝色电致发光器件。此外HLCT分子不具有延迟寿命,可以避免器件在高亮度下的效率滚降,提高蓝光器件的稳定性,适合非掺杂器件的制备,有利于简化OLED器件制备工艺。本论文设计合成了三类具有不同激发态特征的材料体系。我们基于量子化学计算、光物理性质测试等手段,系统研究激发态中CT态与LE态组分的设计与调控,促进HLCT激发态的形成,构筑蓝色HLCT激发态发光材料,从而实现制备高效率蓝色发光器件的目的。具体的研究内容如下:1.菲并咪唑（Phenanthroimidazole）是一种能够构筑HLCT激发态的常见基团。我们基于三苯胺-菲并咪唑骨架,设计合成了两种分子DRZ-TPM和TRZ-TPM。由于分子结构中较强的给体（Donor,D）三苯胺（Triphenylamine）和受体（Acceptor,A）三嗪（Triazine）,DRZ-TPM形成了典型的CT激发态,其电致发光器件产生了绿色的电致发光。随后,我们通过改变给受体之间的距离,减少激发态中CT态组分,使TRZ-TPM形成了CT态主导的HLCT激发态。最终,基于TRZ-TPM的掺杂器件成功实现了天蓝色的电致发光。此外,与掺杂状态相比,TRZ-TPM在非掺杂状态下产生了明显的发光红移现象。实验证明,这种红移是来源于TRZ-TPM形成的分子间激基复合物（Exciplex）发光。因此,我们需要对之进行掺杂,来缓解激基复合物对其光色的消极影响。2.上一章内容表明,激发态内部过强的CT态会导致电致发光显著红移,不利于蓝光材料的设计。进一步,我们通过改变给受体的连接位点和给受体的种类,尝试削弱激发态中CT态组分或增强LE态组分,设计合成了N-SBPMCN、N-ABPMCN和N-TBPMCN三种分子。其中,由于CT态组分太弱,N-SBPMCN激发态未能形成有效杂化,属于典型的LE态特征。因此,N-SBPMCN器件虽然表现出深蓝色电致发光,但在提升EUE方面表现不佳。而N-TBPMCN和N-ABPMCN分别以不同方式引入了CT态组分:前者增加了分子内CT态组分,形成了分子内的HLCT态;后者在非掺杂状态中形成了激基缔合物（Excimer）,构筑了分子间的HLCT态,这使得二者的EUE显著提高,成功突破了自旋统计规则的限制。但是两者的非掺器件性能都有待提升:N-TBPMCN的LE态和CT态没有形成完全杂化的HLCT态,其在非掺状态下产生了光谱展宽;N-ABPMCN由于激基缔合物的存在,导致其非掺器件光色产生了大幅红移。此外,我们对N-ABPMCN刺激响应现象也做出了表征,加深了我们对激基缔合物的认识。3.接下来,我们设计了“直线型”D-π-A结构的分子体系,促进LE态和CT态的有效杂化,提升了非掺器件的性能。我们选择9,9’-二甲基芴（9,9’-dimethyl-9H-fluorene）作为π桥基团,利用不同的给体基团,设计出三种“直线型”D-π-A分子PXZ-FR-DRZ、DMAC-FR-DRZ和CZ-FR-DRZ。通过不同强度的电子给体和不同的扭曲角大小,来调节激发态中CT态的组成比例。PXZ-FR-DRZ具有最强的电子给体和最大的扭曲角,因而其激发态中的CT态组分最高,产生了明显的TADF现象。由于TADF机制的作用,PXZ-FR-DRZ器件虽然实现了令人满意的外量子效率（External Quantum Efficiency,EQE）(EQEmax=11.5%),然而PXZ-FR-DRZ的电致发光波长红移严重,且其非掺杂器件表现出严重的效率下降。DMAC-FR-DRZ具有较弱的电子给体和较小的扭曲角度,在一定程度上缓解了发光红移的问题。但是,由于DMAC-FR-DRZ的CT态仍然较强,不能实现LE态和CT态之间的充分杂化。因此,我们进一步设计了具有更弱电子给体和更小扭曲角的CZ-FR-DRZ,形成了等性HLCT激发态。受益于等性HLCT态,CZ-FR-DRZ的掺杂器件（5 wt%）在420 nm处实现了3.1%的最大EQE,其非掺杂器件的最大EQE进一步提升到4.6%,且效率滚降非常平稳。以上结果表明,等性HLCT激发态有利于实现综合性能优异（高效率、色纯、稳定）的蓝色非掺杂电致发光器件,为蓝光OLED的发展和产业化提供新思路。