相较于无机发光材料,有机发光材料具有原料丰富、柔性、成本低、可大面积制作等优势,在全屏显示、固体照明、固体激光器、太阳能电池、光存储器、光通信等方面得到了广泛的应用,成为新兴材料的研究热点并得到迅速发展。近年来,基于新原理的有机发光二极管(OLED)材料,内量子效率远远超过自旋统计极限25%而高达90%以上,更是掀起了有机发光材料的研究热潮。2009年,日本的Adachi小组率先将热激活延迟荧光(Thermally Activated Delayed Fluorescence,TADF)的纯有机材料应用于OLED,大大提高了激子利用率,使得器件的外量子效率高达19.5%。这类材料的三线态最低激发态(T1)与单线态最低激发态(S1)的能差较小,T1态在热激发的条件下即可上转换到S1态,然后辐射产生光子,所以表现出长寿命的荧光,因此而被命名为延迟荧光材料。最近,马於光课题组也提出了一种杂化局域-电荷转移激发态(Hybrided Local Charge Transfer,HLCT)的新材料,其激子利用率同样远大于25%极限达到90%以上,并且其辐射跃迁由于局域激发特征将明显快于TADF材料,成为更有效的OLED材料。这种材料的发光机理尚在探索之中,猜测是利用高激发态的热激子来实现三线态到单线态的转化,之后弛豫到最低的局域激发(Local Excited,LE)态进行发光。所以既表现出强荧光,又实现了高激子利用率。原理上,HLCT材料同时完成三线态到单线态的高转化效率和单线态最低激发态的高辐射效率,具有最大化实现有机电致发光效率的潜力。本论文目的是针对TADF和HLCT新材料,利用量子化学方法来探索其发光新原理及分子结构与发光性能之间的内在关系。第一部分,介绍了有机电致发光材料概述以及理论研究进展,还提出了本文的选题背景与选题意义。第二部分,介绍了量子化学理论基础和分子光谱理论与计算方法。第三部分,以TADF材料的4Cz IPN分子为例,计算4Cz IPN基态激发态结构,不同温度下的辐射、无辐射衰减速率常数及系间窜越与反系间窜越速率常数的变化,从理论上解释TADF发光机理,并为实验设计新型的TADF材料提供有力的理论信息支持。我们发现,分子构型对泛函的依赖关系,辐射、无辐射衰减速率随温度的演化关系和分子的电子结构特征,从理论上证明了TADF材料的发光机理。第四部分,以HLCT材料的TPA-NZP分子为例,采用连续极化介质模型考虑溶剂化作用,通过理论计算TPA-NZP分子在真空条件下以及在甲苯、乙酸乙酯、四氢呋喃和二甲基甲酰胺溶液中的分子构型和电子结构,并运用本组发展的热振动关联函数的速率公式计算第一激发单线态到三线态和基态的辐射和无辐射跃迁速率,揭示溶剂化效应对给受体(Doner-Accepter)分子激发态性质的演化过程,及对发光光谱和发光效率的影响。我们发现,随溶剂极性增强,TPA-NZP分子的激发态性质逐渐从杂化局域-电荷转移态演化为完全的电荷转移态;吸收光谱略微红移而荧光光谱明显红移;辐射速率几乎与溶剂极性无关,激发态与基态能差减小和热振动增强的联合作用使无辐射速率增大一个量级。