有机电致发光器件（OLED）因其自发光，视角大，亮度高，构造简单，成本低，省电，效率高等优点成为最有前途的新型显示器之一。对其器件核心材料-发光材料的结构性质的基础理论研究将进一步推动新技术的发展。本文采用DFT、HF、CIS、TD-DFT计算方法研究了一系列红光材料，包括小分子发光材料、聚合物发光材料和金属配合物发光材料。详尽地研究了这些材料的基态和激发态的电子结构、前线分子轨道（HOMO和LUMO）、正离子和负离子结构、电离能（IP）、电子亲和势（EA）、重组能（λ）、吸收和发射光谱。另外，对小分子发光材料和聚合物发光材料的激子结合能（Eb）和金属配合物的旋-轨耦合矩阵元（SOC）和辐射跃迁速率（kr）进行了计算。从理论上分析了实验合成的分子的光学性质与电子结构的关系，并通过取代基或配体的调整改善实验分子的光学性质，为设计合成新型高效的红光材料提供理论指导。研究的主要内容如下：1.一系列二噻吩苯并噻二唑的衍生物的研究2,1,3-苯并噻二唑是一个重要的电子受体，显示了优良的空穴注入和电子传输性质，并可作为有机电致发光二极管（OLED）的高效红光材料。本文通过采用DFT方法对4,7-双（4-（4-S-丁氧基苯基）-5-（3,5-二（萘-2-基）苯基）-噻吩-2-基）苯并[1,2,5]噻二唑及其衍生物进行了设计研究。我们的研究结果表明电子供体（三苯胺和9-苯基咔唑）显著提高了分子的空穴注入和传输能力却降低了其电子注入和传输能力。在引入三苯胺和9-苯基咔唑分子的基础上再引入氰基明显增强了分子的电子注入能力，但却降低了其空穴注入能力。而引入对二甲基苯并吡喃丙二腈（DCM）大大增强了分子的电子注入和传输能力，但对其空穴注入和传输能力几乎没有影响，以致空穴和电子注入和传输能达到平衡。我们提出通过调节取代基的电负性可以调节分子的电子和空穴重组能。此外，通过对分子的激子结合能（Eb）的分析，理论预测设计的分子在室温下即可辐射发光，可作为更高效的发光层材料；所有研究分子都为红色发光（621-769nm），其发射寿命为5.4-8.5ns。2.一系列基于硅芴和苯并噻二唑的低聚物的研究有机共轭聚芴在聚合物发光二极管（PLEDs），有机场效应晶体管（OFETs）和有机太阳能电池（OSCs）中都有潜在的应用。硅芴可改善聚芴的热退火的光谱稳定性和电子传输性能。本文采用DFT方法研究了以硅芴和苯并噻二唑为基础的低聚物，并通过外推法得到聚合物的相应性质。结果表明4,7-二(2-噻吩)-2,1,3-苯并噻二唑（DHTBT）与硅芴（SiF）的2，7位配位时，表现出较好的空穴和电子注入性质；DHTBT与SiF的1，8位配位(SiF1-DHTBT1-o)n及3，6位配位(SiF1-DHTBT1-p)n时的空穴和电子注入性质都较差。(SiF1-DHTBTmBu1)n（丁基在DHTBT中噻吩基的1位上， SiF的DHTBTmBu之间的二面角接近180°）比(SiF1-DHTBToBu1)n（丁基在DHTBT中噻吩基的2位上，SiF和DHTBToBu之间的二面角约130°）具有更好的空穴和电子注入性能，因为前者电子受体和供体之间有更好的共轭性，其中Bu代表丁基。除(SiF1-DHTBT1-o)n外，设计的聚合物分子的荧光光谱处于红光范围。3.一系列包含苯胺和咔唑基的IrIII配合物的研究环金属IrIII配合物由于其高的热稳定性，高的发光效率，短的磷光寿命和发光颜色在整个可见光范围的可调节性等优点，成为磷光有机发光器件中最常用的材料。但不同配体配位引起的Ir配合物的磷光效率不同的内在原因依然不是很清楚。本文计算分析了配合物的电离能（IP）、电子亲和势（EA）以及重组能（λ）可得出含咔唑官能团的IrIII配合物具有快速且平衡的电子/空穴传输性能。同时考虑自旋-轨道耦合（SOC），辐射衰减速率常数（kr），磷光辐射能（Epho）以及基态和三重激发态的电子结构扭曲的大小和它们之间能量差（通常与非辐射跃迁速率的大小有关），合理地解释实验上合成的一系列IrIII配合物的磷光量子效率的顺序。通过对设计分子的相应性质的分析讨论可以预测与Ir(TPA-tz)3相比， Ir(Nph-2-Cztz)3是有更高效率的磷光材料（TPA=三苯胺，tz=噻唑，Nph=N-苯基，Cz=咔唑），因为前者不仅具有快速且平衡的电子和空穴传输性能，还有高效的磷光量子效率。同时通过对吡啶基进行修饰或取代可以调节配合物的吸收光谱和磷光发射光谱。用噻唑基取代吡啶基可使配合物的磷光光谱有很大程度的红移，而噻唑和吡啶杂配位时配合物的光谱的红移程度更大，磷光光谱进入红光范围。