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本文采用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TDDFT)研究了一系列芳香式结构化合物的光电性质,并通过对它们的单体、低聚物和堆积结构的计算,设计了新的化合物,详细讨论了这些物质作为有机异质结太阳能电池的供体材料,掺杂型有机发光二极管的主体材料,高传输速率的有机晶体管材料的潜在可能性。第一节简要介绍了有机光电功能材料的研究现状,其次分别介绍了有机异质结太阳能电池,掺杂型磷光有机发光二级管的工作原理以及研究现状,高传输速率的有机晶体管材料的发展情况,此外,还指出了本文所做工作的意义。第二节详细介绍了本文所用的理论计算方法：密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TDDFT)。在此基础上,还介绍了几种重要的理论分析手段和方法：如分子中的原子(AIM)理论,自然成键轨道(NBO)分析,核独立化学位移(NICS)分析和自然轨道跃迁(NTO)。第三节运用密度泛函理论,在B3LYP/6-31G(d)理论水平下,对普遍应用的优良的异质结太阳能电池的供体材料Poly{[2,7-(9,9’-dihexylfluorene)]-alt-[4,7-di(thiophen-2-yl)benzo[c][1.2.5]thiadiazole]}(PFDTBT)的性质进行了表征,在此基础上,设计了三种新的供体-受体结构的供体材料poly{[2,7-(9,9’-dihexylfluorene)]-alt-[4,7-di(thiophen-2-yl)-[1,2,5]thiadiazolo[3,4-d]pyridazine]}(PFDTTDP), poly{[2,7-(9,9’-dihexyloxyfluorene)]-alt-[4,7-di(thiophen-2-yl)-[1,2,5]thiadiazolo[3,4-d]pyridazine]}(POFDTTDP),和poly{[2,6-(4,4-dihexyl)-4H-cyclopenta[2,1-b;3,4-b’]-dithiophene)-alt-[4-(1,3,4-thiadiazol-2-yl)-7-(t hiophen-2-yl)-[1,2,5]thiadiazolo[3,4-d]pyridazine]}(PCPTTTDP),并对它们的低聚物的光学、电学、光伏性质和电荷传输性质进行了表征。研究表明,所设计的三种供体材料的空穴和电荷重组能很小,分别在0.11eV和0.08eV左右。特别值得一提的是：当6,6-phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PC61BM)作为受体材料时,PCPTTTDP的前线分子轨道能级与PC61BM能很好地匹配,而且在近红外区域有很好的光吸光性质,是良好的有机异质结太阳能电池的供体材料。第四节以普遍使用的bis[(4,6-difluorophenyl) pyridinato-N,C2’] iridium(III)picolinate (FIrpic), fac-tris-(2-phenylpyridine) iridium (Ir(ppy)3), tris(1-phenylisoquinolinolato-C2,N)iridium-(Ⅲ)(Ir(piq)3)分别作为发蓝光、绿光、红光的客体材料,运用密度泛函理论方法,对9,9’-diphenyl-9H,9’H-2,3’-bicarbazole (BCzPh)的分子结构与光电性质之间的关系进行了表征,并基于此结构,对N上的苯基基团进行了取代,设计了七种新的双极性主体材料。此外,从前线分子轨道,电子性质(电离势,亲和势,重组能,自旋密度),自然跃迁轨道等方面对它们的基态,离子态,最低三重态结构进行了表征,结果表明：所设计的物质能很好地满足发磷光的有机发光二极管的主体材料的要求,是理想的三大基色的发光主体材料。第五节在计算Dinaphetho[2,3-b:2’3’-f]thieno[3,2-b]-thiophene(DNTT)的性质后,对DNTT进行了对称位置的氰基化,通过对空穴重组能的比较,筛选出了最优的二取代DNTT和四取代DNTT,分析了前线分子轨道能级,电离势和亲和势,基态与离子态的键长的变化,以此表征氰基化对它们结构性质的影响。在此基础上,通过晶体结构预测软件对它们的堆积方式和距离进行了预测,更加精确地算出了物质的传输速率。结果表明,氰基化是一种很好的提高传输速率的方法,特别是邻近噻吩的对称位置的取代。