最近，有机光电材料由于生产成本低、来源广泛、柔韧弯曲、发光范围可任意调节、制备工艺简单、可实现大面积显示及驱动电压低等优越的特点成为科研工作者们研究的焦点，在有机发光二极管（OLED）、晶体管（OFET）、光敏材料、光伏电池和存储器等领域得到广泛的应用，而且表现出不错的材料性能。但有机光电材料与无机的光电材料相比，有机光电材料的分子结构较为复杂、堆积模式也比较多样性、分子间相互作用的难以调控，所以对有机光材料的研究也存在着很多挑战和困难。本论文采用量子化学方法，进行分子设计，从理论计算的角度对典型的有机分子及杂环修饰的有机分子光电材料的光电性质进行深入研究，尤其对于有机光电材料的结构和性质的关系，对载流子传输材料的分子结构，重组能，分子间相互作用，分子堆积，载流子迁移速率和荧光量子效率等问题进行了详细的探讨，希望为科研工作者们提供对有机光电材料的实验研究的理论支持。本论文的主要研究内容包括以下五个部分：第一部分主要讨论并噻吩（BT），CPDT，螺并噻吩（SCPDT）的垂直激发能，激发态S1态的平衡几何构型，垂直发射能，单三态劈裂能，重组能和电子迁移率。其中，BT、CPDT的垂直激发能和发射能与可得到的实验数据达到很好的一致，其误差为0.01eV。通过对结果的分析表明：螺共轭改变了并噻吩的光学性质电子迁移率，却保留了非螺共轭时的发光性能。发生这些变化是因为相当的前线分子轨道的能量发生变化，导致激发态的位置发生变化，而且螺共轭对激发单态和三态的影响是相近的。第二部分主要讨论两个弓形并噻吩分子固态下的发光和传输性质。对比DFT优化的单分子和固态分子的几何发现，单分子的优化使原本弓形结构趋于平面化，而固态分子的优化与实验值吻合的很好。因此我们计算了固态分子的吸收和发射光谱，并采用Marcus-Levich-Jortner公式计算了两化合物的空穴传输性质。结果显示，固态下分子的吸收和发射峰位相比于溶液单分子稍有蓝移，强度稍有降低；中心核区噻吩取代苯环可以降低低频区的振动，从而降低重组能；同时，中心噻吩的存在可以通过S-π相互作用提高分子间的转移积分，从而提高载流子迁移率。第三部分主要讨论：吐昔烯及其杂原子取代衍生物的荧光激发光谱是使用含时密度泛函理论，在cc-pVDZ水平上研究的。我们计算了吐昔烯（Tx），硫原子取代的STx，TSTx，TTx，二氧化硫取代的SOTTx，SOTx，的垂直激发能，激发态S1态的平衡几何构型，垂直发射能，单三态劈裂能，重组能。通计算重组能，我们发现，TX是很好的载流子传输材料。硫氧原子引入后的体系，仍然是较好的载流子传输材料。通计算电子亲合势发现，氧原子引入的SOTX，SOTTX可能成为较好的N型材料。通过计算单三态能隙发现，氧原子引入的SOTX，SOTTX可能具有较好的荧光量子效率。第四部分主要讨论茚单、双加成富勒烯衍生物的几何和电子结构以及吸收光谱,结合实验结果探讨了计算此类体系的可靠方法并分析了此类体系的电荷转移特征.在此基础上设计了系列吡嗪基茚取代富勒烯衍生物,计算其轨道能隙、作为受体的开路电压及可见吸收性质等光伏性质.结果表明,茚衍生物取代基的引入并没有改变前线轨道组成,而是通过对C60分子的极化作用改变了体系的前线轨道能级及能隙. TD-O3LYP/6-31G*计算第一激发态的吸收波长结果较可靠，而对于电荷转移态性质的计算, SAOP/TZP的结果与实验更为一致.双加成茚富勒烯衍生物在可见光范围内的吸收强度大于单加成茚富勒烯衍生物.对称双加成茚富勒烯衍生物的激发态具有电荷转移特征.给电子茚取代基对称双加成类型的富勒烯衍生物有望成为新型高效的太阳能电池受体材料第五部分主要讨论：并五苯是一类出色的高空穴迁移率的P型有机材料。我们使用理论研究，通过氮、氧和卤原子的参杂，将P型材料转换成N型材料。通过参杂之后，并五苯仍然保持着大的共轭和好的分子平面，而且改变了他的堆积方式，以π-π堆积为主。研究振动模式发现，杂原子对重组能有着非常重要的贡献。而且，通过氮，氧和卤原子参杂，导致分子间存在多种相互作用，如π-π, O…H, N…H, F…H and Cl…H的相互作用，而且这些相互作用对载流子传输有着相当重要的贡献。因此我们设计新型的分子，具有非常好的稳定性和高的电子迁移率。最终我们希望通过对结构和传输性质的关系研究，提供理论支持。