有机小分子双极性材料由于具有平衡器件中电子与空穴的浓度、简化器件结构、控制激子复合区域等功能而成为近年来的研究热点。本论文设计、合成了两种高性能双极性材料，研究了材料性质和器件性能。主要成果为：1．成功设计合成了具有高载流子迁移率、电子与空穴迁移率相匹配的双极性材料：4,9-二（4-苯[d]噻唑-2-基）苯基-萘并[2,3-c][1,2,5]噻二唑（BBTPNTD）。在4.5×10⁵V/cm电场强度下，BBTPNTD的电子和空穴迁移率分别为1.7×10^-3cm²/Vs和1.9×10^-3cm²/Vs。研究发现BBTPNTD的双极性与其重组能大小、分子前线轨道分布有关。以BBTPNTD作为发光材料，可制备结构简单、纯正的非掺杂红光器件。器件的最大发光波长为646nm，色坐标为（0.64,0.36）。2．成功设计合成了高性能双极性材料：9,10-二（3-（3-吡啶）苯基）蒽（DPyPA）。在电场强度为3.6×10⁵V/cm时，DPyPA的电子和空穴迁移率分别是0.87×10^-3cm²/Vs和1.16×10^-3cm²/Vs。DPyPA的单层器件发射纯正的深蓝光，色坐标为（0.17,0.08）。以DPyPA作为电子传输材料制备的红、绿、蓝荧光器件，相比使用传统电子传输材料三（8-羟基喹啉）铝（Alq₃）作为电子传输材料的相同结构的器件，驱动电压、发光效率、器件稳定性等各项性能均有大幅改善：发光亮度为5000cd/A时，驱动电压降低1.6V-4.5V，流明效率提高84%-143%，器件寿命增长6倍。3．利用非给体-受体型双极性材料的HOMO和LUMO集中分布在同一个基团上的特点，将其电子与空穴的电荷转移积分之比近似为1，对马库斯方程进行简化，得到双极性的定性判断公式。根据此公式，可以通过量子化学计算在材料合成之前对其双极性作出预测，从而指导双极性材料的设计。4．选取热稳定性相似的单极性材料Alq₃和双极性材料4,9-二（4-（2,2-二苯乙烯基）苯基）萘并[2,3-c][1,2,5]噻二唑（BDPNTD），制备了结构相似的双层器件并研究了其寿命，证实了双极性材料具有稳定的阴阳离子，有利于提高器件稳定性。5．通过变温TOF测试对给体-受体型双极性材料4,4’-N,N’-二咔唑基联苯（CBP）和非给体-受体型双极性材料9,10-二（2-萘）蒽（ADN）的载流子传输特性进行了比较研究。研究发现，CBP的电子与空穴迁移率相差很大，ADN的电子与空穴迁移率非常接近。电场强度和温度变化时，CBP的电子与空穴的迁移率变化趋势不同，ADN的电子和空穴迁移率的变化趋势相同。依据高斯无序模型，揭示出给体-受体型双极性材料由于具有较大的偶极矩，其能量无序度较大，从而导致薄膜迁移率较小。