有机发光二极管（OLED）具有诸多潜在的优势在显示器领域中备受瞩目,比如质量轻薄,制作工艺简单和高分辨率等。通常情况下,OLED的重要组成部分是中心发光层的发光材料,其中包括荧光材料和磷光材料,这直接影响到器件的整体性能,本文主要基于有机发光二极管中有机磷光材料展开探索。我们基于密度泛函理论（DFT）,含时密度泛函理论（TDDFT）,量子力学/分子力学（QM/MM）以及分子动力学（MD）,研究了有机磷光材料（包括磷光量子效率和结构修饰之间的关系、分子间相互作用、不同环境影响和亚甲基化分子构型）的几何结构、轨道类型、单三重激发态能差、光学性能和激发态转换。本文主要从理论与计算化学的角度探索了中心发光材料结构与性能之间的密切联系,深入地研究了有机磷光材料的发光机制,从而为未来实验室上合成与设计新型磷光材料提供可行的思路以及可靠的理论依据。本文的研究工作主要包含以下几个方面:1.理论揭示磷光量子效率与Pt（II）结构修饰之间的关系由于环金属配合物辅助配体的键较弱而解离和T1→S0跃迁过程中的几何结构容易发生畸变,不易得到高效的磷光材料。因此,需要开发一种既简单又方便的策略以调节环金属配合物在T1→S0跃迁过程中的结构变形。在这个工作中,我们以Pt[（pmic）（acac）分子为理论模型,通过引入吸电子和供电子基团设计了八种分子,研究了分子构型变化的原因以及是否可以通过该方法获得高效的磷光材料。DFT和TDDFT方法计算了电子和几何结构,发射性质以及非辐射过程,从而揭示了分子几何结构与磷光量子效率之间的关系。研究结果表明吸电子基团的引入能有效地抑制结构畸变,从而实现高性能的磷光OLED材料。因此,具有吸电子特性的取代基修饰金属配合物可以为设计发光材料的有机磷光分子提供另一种策略。2.分子间相互作用如何影响纯有机室温磷光材料的发光性能在OLED器件中,有机发光分子通常处于聚集状态,其分子的堆叠结构不同,分子间的相互作用对其发光性质存在重要影响。为此,我们通过DFT,QM/MM和分子力场分解原理研究了有机室温磷光分子固相下的发光性质以及跃迁属性等。结果表明,在固相条件下CPM具有更有序的分子间面面堆叠情况,而引入甲氧基基团后CMOPM分子的堆叠结构发生了变化,促使非辐射失活过程加快,非辐射速率大约是CPM分子的10倍。同时,CPM分子的单三重态之间的能隙值更小,更能促进系间窜越过程的发生。我们的理论模拟说明了甲氧基取代后表现出不同的分子间堆叠,从而影响分子间相互作用。我们的工作对实验上合成更加高效的纯有机室温磷光材料具有重要的指导意义。3.不同环境下纯有机室温磷光分子的发光机制及其性能表现纯有机分子的室温磷光（RTP）总是依赖于聚集形态,但尚未对它们的不同聚集形态发射机理进行深入研究。在这个工作中,我们从理论计算的角度分析纯有机室温磷光材料受不同环境影响的光物理性质。通过理论计算表明,从溶液相到非晶相再到晶相,分子的激发态辐射速率表明分子聚集诱导（AIE）现象主要是由磷光速率的增加引起的。然而,从溶液相到晶相的T1→S0过程增加的非辐射速率knr归因于晶相中不同电子耦合。同时,理论结果还表明,最低单重激发态（S1）与最低三重激发态（T1）之间较小的能隙值和重组能可以增强系间窜越,从而促使T1态到基态（S0）的辐射更具有竞争性。此外,晶相中较强的分子间π-π相互作用是引起较高的磷光量子效率的一个重要原因。我们的研究工作为聚集诱导不同环境下的RTP提出了合理解释,这对未来新型有机RTP材料的设计很有帮助。4.亚甲基化分子构型构建高效长寿命室温磷光材料由于弱自旋轨道耦合（SOC）和三重态激子的快速失活,纯有机分子中实现高效长寿命的室温磷光（RTP）是一个巨大的挑战。为此,需系统阐明获得高效长寿命的室温磷光机制。在这个工作中,我们考察了两种磷光量子效率差异比较大的供体-亚甲基-受体构型的纯有机室温磷光材料。结果表明,基于供体-受体构型的室温磷光材料,引入亚甲基官能团更有利于晶相环境下获得更高的磷量子效率。更重要的是,我们的计算揭示了引入亚甲基基团后优异的量子效率性能的根本原因。计算结果表明,在晶相环境下通过引入亚甲基可以抑制激发态跃迁过程分子的结构变形,也可以赋予其分子间更高的相互作用。此外,在供体-受体构型下重原子效应更有利于形成π-X（X=Br）相互作用加快系间窜越过程的发生,获得更高的系间窜越速率。因此,这种供体-亚甲基-受体构型分子有望提高室温磷光量子效率,加入重原子更有利于延长室温磷光寿命,这为合理设计高效长寿命的室温磷光材料开辟新的道路。