低聚噻吩由于结构易于修饰和光电性质可控,易于被扩展到更高的维度而表现出良好的稳定性和独特的物理和化学性质,被广泛地用于有机电致发光器件(OLEDs)中π-共轭材料的活性成分。改变低聚噻吩的主骨架和取代基的类型与位置,可以合成出具有特定光电性质的低聚噻吩,但有关低聚噻吩的理论研究却相对较少。因此,从理论角度总结已有的低聚噻吩衍生物的结构和性质之间的关系具有重要的学术意义和应用价值,也将为设计新型的低聚噻吩衍生物作为OLEDs中的发光材料和电子/空穴传输材料指明方向。本文以低聚噻吩为母体化合物,设计研究了三类噻吩衍生物作为OLEDs中的发光或载流子传输材料。用量子化学中的ab initio HF和密度泛函理论(DFT)方法对一系列低聚噻吩的终端取代衍生物,F取代的苯-噻吩共聚物和噻并噻吩衍生物进行了理论模拟计算,系统地探讨了这些低聚噻吩衍生物的电子结构和光谱性质之间的关系。(1)三芳基终端取代的三噻吩系列衍生物：将三芳胺和三芳硼引入三噻吩的末端取代,对比不同的三芳基对三噻吩电子和光谱性质的影响。与三噻吩相比,三芳基取代的三噻吩衍生物的发射光谱有明显的红移,从三噻吩的弱的蓝光范围红移至荧光强度高的黄绿光范围；这三种三噻吩衍生物的电离能明显降低,电子亲合势增加,载流子传输性能明显改观。(2)苯-噻吩的共聚物：设计了二苯与四噻吩连接位置改变的系列衍生物,同时研究了其全氟苯和全氟噻吩取代的衍生物。在低聚噻吩中引入苯环可提高吸收和发射光谱的振子强度,还可以将这类噻吩共聚物的发光波长调控在蓝光范围内；F取代在苯环和噻吩环上有助于提高电子传输速率。(3)六噻吩系列衍生物：将线性α-六噻吩设计成噻并二噻吩,噻并三噻吩及噻并六噻吩的结构,并研究了这些结构的β-位连接的化合物与α-位连接的化合物的结构和性质的差别。结果表明,噻并六噻吩类化合物与六噻吩相比,共轭度降低,共面性增强,可将六噻吩的发光波长从黄光范围调控至蓝光范围,还可改善电荷传输性质；β-位六噻吩及其衍生物与α-位化合物相比,空间位阻增大,共轭程度将低,光谱蓝移,空穴传输速率降低。总之,在低聚噻吩上引入取代基或改变连接方式不仅可以调控发光波长范围,还可改善载流子传输性能,并且有助于预测出其他类似低聚噻吩化合物的电子结构和光谱性质。