随着计算机技术日新月异的发展，基于密度泛函理论的第一性原理计算方法已经成为研究材料性能的一种重要手段，广泛应用于固体、表面、分子和生物体系等的研究中。本论文采用第一性原理计算方法，研究了电荷注入对于有机小分子的影响。有机自旋电子学是一门将电子的电荷特性和自旋特性结合起来，研究自旋极化电子的注入、输运、探测以及自旋控制的学科。关于这方面的研究主要关注两类器件，一类是含有磁性金属电极的有机器件，另一类是不含任何磁性元素的有机器件。2002年，Dediu研究组采用LSMO（钙钛矿材料Re1-xSrxMnO3）作为电极，六噻吩(6T)作为中间层制备出LSMO/6T/LSMO结构的器件，实现了有机材料6T中的自旋注入和输运。2008年，研究人员采用结构为ITO/PEDOT/6T/Ca/Al的器件，施加弱磁场，在有机层6T中出现了磁电阻。无论电极是磁性的还是非磁的，都在有机层6T中观察到了磁电阻，这表明有机层中自旋极化电子的输运与电极是否具有磁性无关，而在这两种器件的研究中，都包含电子向6T的注入，可能是有机层自身的特性。有机材料Alq3的情况和6T类似，其作为中间层制备出上述的两种器件中，都在Alq3中观察到了磁电阻。计算发现电荷注入Alq3分子会导致非磁的Alq3分子出现磁矩，注入的电荷并没有设置自旋，这应与Alq3中长的自旋弛豫时间以及在其中发现的巨磁电阻有关。文章分析了磁矩出现的原因，认为是电荷注入引起三个Al-N键键长变化不同，引起分子结构的变化导致的。Alq3分子本身的分子结构就较复杂，而且电荷注入对其的影响也比较复杂。对于6T分子，电荷注入是否对其也会产生类似影响，值得研究。　　 聚噻吩是一类导电高分子，其通过掺杂可实现室温下10-8-102S/cm的电导率，极具研究意义，已成为世界上很多课题组关注的方向。除此之外，聚噻吩及其衍生物还具有一系列优良的特性，在电导体、非线性光学器件、热色现象、光电池等方面都具有十分广阔的应用前景，这类材料已成为研究共轭聚合物结构与性能间关系、设计新型功能导电高聚物最有前景的基体之一。目前，关于聚噻吩及其衍生物的研究多集中在高性能衍生物的合成方面，而弄清聚噻吩结构与性能的关系将给实验室开发新型的聚噻吩衍生物提供理论依据和支持。聚噻吩只有在掺杂注入载流子的情况下才能导电，而现在关于聚噻吩的研究主要集中在未掺杂体系，而对于掺杂后聚噻吩的结构与性能的研究很少。弄清电荷掺杂对于聚噻吩的影响，对于理解聚噻吩的性能以及开发新型高性能的聚噻吩衍生物都将具有重要的意义。本论文以噻吩系列分子（2T、3T、4T、5T、6T分子）为研究对象，研究了电荷注入对它们的影响，主要的研究内容和结果如下:　　 1.带电6T分子的自旋极化　　 首先对于电中性的6T分子进行了研究，发现其为非磁的，结构具有旋转对称性的平面型分子。接着注入电荷，发现虽然原子之间的键长发生了变化但是分子结构的对称性几乎没变。随着注入电荷量的增加，6T分子出现磁矩，磁矩随注入电荷量的增加而增加，但是分子的自旋极化电荷数目始终小于注入的电荷数目。研究极化电荷的空间分布发现其具有一定的对称性，而这种分布的对称性和分子结构的对称性密切相关。　　 2.带电噻吩分子的自旋极化　　 计算发现，电中性的噻吩分子（2T、3T、4T、5T分子）均是非磁的，它们的结构具有对称性，且为平面型分子。注入电荷后，原子之间的键长发生变化但并没有改变这些分子结构的对称性。注入电荷量达到一定值时分子出现磁矩，即存在一“临界电量”，而且不同分子电量的临界值不同。比较2T、3T、4T、5T、6T分子的“临界电量”，得出其临界值与分子长度有关，分子越长，临界值越大;除此还与分子结构的对称性有关，含有奇数数目噻吩环的分子近似为镜像对称图形，它们注入电荷的临界值要小。电荷注入后，分子自旋极化的电荷数目小于注入的电荷数。研究各噻吩分子极化电荷的空间分布，发现其呈现一定的对称性，这种对称性与分子结构的对称性相关。这进一步说明了分子结构的重要性，它不仅影响“临界电量”，还影响极化电荷的分布。