具有螺环结构的共轭材料一直是有机光电材料设计中不可忽略的一类分子。以最基本的螺双芴(SBF)体系为例,其中心碳原子呈sp3杂化,故而使得两侧共轭平面呈现直角正交的结构。其热学性能优异,但电活性较差。通过引入具有给电子或者拉电子基元来对芴单元进行替换可以解决电活性较差的这个问题。由此我们使用了芴螺三苯胺(STF)基元,其螺原子两侧分布为芴和三苯胺基元。因三苯胺基元具有较强推电子能力,芴螺三苯胺基元表现为空穴传输性质。针对这个基元的修饰衍生,可以从三苯胺一侧、芴环一侧或者两个部分同时衍生,从而得到不同功能的有机光电功能材料。在本论文中,作者通过开发具有不同结构的芴螺三苯胺体系分子、并将这些分子作为主体材料或者空穴传输材料分别运用到蓝光OLED器件和有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池中,从而取得了如下研究结果:(1)我们通过在芴螺三苯胺体系中的给电子的三苯胺部分对位进行衍生咔唑以及氮杂咔唑基团,设计并合成了两个新型高三线态的主体材料SAFNDCZ和SAFDCZ,并对它们的光物理、光化学、热稳定性以及电致发光性能进行了系统的研究和对比。我们得知,与其它在芴基部分进行衍生的大不同之处在于,在三苯胺对位衍生可以明显提高目标分子的热稳定性并保持其较高的三线态能量。同时,基于咔唑和氮杂咔唑不同的给/吸电子能力,主体材料的双极性也得到了很好的调控。由于其较高的三线态能量和优异的热稳定性能,基于SAFNDCZ和SAFDCZ的主体材料都显示出了很好的发光性能。其中,基于SAFNDCZ的器件表现出了更加优越的结果,其蓝光器件的外量子效率达到了 15.5%。这一结果表明,在三苯胺对位处进行衍生对开发同时兼具高三线态和高热稳定性的主体材料有很大帮助,存在着巨大的应用潜力。(2)我们通过在芴螺三苯胺体系中插入一个氧原子而设计了一个新的螺骨架。与之前的螺骨架相比,这一新的螺骨架具有更强的给电子能力、更刚性的结构以及更小的△Est。同时,通过在新螺骨架的芴基处衍生具有非共轭性质的磷氧吸电子集团,我们还设计了具有热激发延迟荧光性质的主体材料。由于此材料较小的△Est以及较低的单线态能级,基于此材料的蓝光磷光器件取得了高达58 lm W-1的功率效率以及低至2.9 V的开启电压。得益于材料较低的电压,器件的效率滚降也尤其小:当器件亮度从1000 cd m-2升至10 000 cd m-2时,器件的外量子效率仅衰减了 2%左右。值得注意的是,当将此主体材料用于双色白光器件中时,也取得了优异的性能。在此器件中,我们获得了 CIE为(0.45,0.43)、色温为2921 K的暖白光,其外量子效率可高达21%,效率滚降性能也得到了明显改善。这些优异的器件性能证明此新型螺骨架在开发热激发延迟荧光材料方面具有巨大的潜力,对未来设计热激发延迟荧光发光材料或者主体材料提供了新的途径。(3)我们采用芴螺三苯胺作为骨架,结合前述的研究方法,设计并合成了一个空穴传输能力高、热稳定性好、能级匹配佳的空穴传输材料2,2,7,7-四(二甲氧基二苯胺)螺芴三苯胺(SAF-OMe)。由于材料自身的这些优点,将此材料作为空穴传输层运用到钙钛矿太阳能电池中时,我们得到了掺杂条件下16.73%和非掺杂条件下12.39%的能量转换效率。这是当时此类器件中的最高效率。并且,由于氮原子和苯基的插入,还使此材料的疏水性有了进一步的提升。基于SAF-OMe空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池在工作240 h时,仍可保持60%以上的能量转换效率。不管在效率上还是在稳定性上,基于此材料的器件都明显优于基于商业化空穴传输材料Spiro-OMeTAD的器件。由此我们有理由相信,SAF-OMe有可能成为今后钙钛矿太阳能电池发展中的重要材料之一。