基于密度泛函理论方法系统研究了四方结构MnGa合金体的结构、形成、电子结构和磁性质。结果表明，四方MnGa合金晶胞的生成焓为-4.85 eV，高于一些不含d电子的体系。其呈现导体的能带结构，其中d电子主要形成深能级价带，定域性最强。四方MnGa合金存在着明显的自旋极化，靠近费米能级两侧的s电子和靠近费米能级下方的p电子具有较弱的自旋极化。形成浅能级价带和导带的d电子产生高强度的自旋极化，对磁性质贡献较大。Mn的s电子和Mn的p电子自旋极化作用较弱，Mn的d电子形成浅能级价带和导带，自旋极化作用最强。形成深能级价带的Ga的d电子自旋极化作用较弱，不同位置的Ga原子的自旋极化不同。四方MnGa合金体具有净有效磁矩，呈弱的亚铁磁性。

采用密度泛函理论计算分析的方法系统研究了Al掺杂TiO2基晶体材料的电子结构和光学性质.结果表明,本征TiO2材料具有直接带隙型能带,其带隙宽度为2.438 eV,Al掺杂TiO2材料同样具有直接带隙型能带,其带隙宽度降低至2.329 eV.本征TiO2与Al掺杂的TiO2材料均含有五个子能带,但是Al掺杂TiO2 材料子能带位置发生改变.Al掺杂在TiO2材料价带中引入大量新的能级,降低了费米能级上的态密度,Al掺杂为n型掺杂.对于Al掺杂TiO2材料来说, s态电子和p态电子主要在Al 掺杂TiO2 材料的带内跃迁过程起较大的作用.Al掺杂的TiO2材料最强的介电吸收峰在320 nm附近,Al掺杂拓展了TiO2材料的光吸收范围,其介电吸收能量范围向长波方向移动.本征TiO2及Al掺杂TiO2材料在1000 nm 以下波长的折射率曲线相似.Al掺杂TiO2材料在500 nm以下的折射率较本征TiO2材料降低,而500 nm 以上折射率较本征TiO2 材料增大.

基于密度泛函理论第一性原理,研究了Zn空位缺陷对ZnS半导体材料电子状态、 磁性质和光学性质的影响。 结果表明Zn空位缺陷浓度为6.25%时, ZnS半导体材料仍呈直接带隙型能带结构,带隙较本征ZnS半导体增大 了6.4%, 达到2.19 eV。缺陷体系s态、p态电子主要在距离费米能量较近的区域产生能带,数量较少; Zn d态 电子主要在距离费米能量较远的区域产生能带。Zn空位缺陷对ZnS半导体材料是一种空穴型掺杂, Zn空位会 增加ZnS的空穴型载流子浓度。其价带空穴具有较大有效质量,导带电子具有较小有效质量, Zn空位缺 陷ZnS不显示磁性。Zn空位缺陷ZnS半导体材料210 nm附近介电吸收峰强度降低, 170 nm附近介电吸收峰 消失, 100 nm波长附近出现了较弱的介电吸收峰。

采用密度泛函理论的第一性原理计算研究了p型Na掺杂各向异性ZnO的能带结构、光学性质、介电性质、总态密度和不同原子的分态密度, 并系统分析了其热电输运性质。计算分析结果表明, p型Na掺杂ZnO为p型直接带隙半导体, 其带隙增大到1.3 eV, 其对于光子的吸收限向低能量光子移动, 体系费米能级附近的态密度大幅度提高, 这主要是p态电子贡献的;在费米能级附近的导带和价带中都出现了新的能级, 这些新的能级主要由Nas、Nap、Znp、Znd和Op电子形成, 且他们之间存在着强耦合相互作用。Na掺杂ZnO的电输运性质具有各向异性;其价带和导带中的载流子有效质量均较大;载流子输运主要由Nas、Nap、Znp和Op电子完成。

基于平面波密度泛函理论研究了电场强度为10 V·nm-1下立方结构氧化镍的电子结构性质。 结果表明:立方相氧化镍在电场强度10 V·nm-1下呈现导体的能带结构,价带上移到导带,态密度 谱图在多个能量取得最值,局域化效应增强,费米能级附近的态密度增大为原系统的2倍多。 费米能级上的载流子浓度由4 e/eV增大到15 e/eV, 这源于Op、Nis、Nid态对费米面的贡献。强电场下的电子在不同量子状态之间显示了明 显的转移,介电函数计算表明强电场下体系在0.32 eV附近具有最大的吸收,吸收峰峰值66.89。 强电场明显调控了NiO的电学、光学和场致光吸收性能。

在密度泛函理论和线性响应的密度泛函微扰理论基础上通过第一性原理计算的方法研究了Ga掺 杂ZnO氧化物的热学参数和热学性能。计算结果表明, Ga掺杂使ZnO氧化物晶胞增大;在所研究温度范 围内,纯的ZnO和Ga掺杂的ZnO的晶格热容均随温度升高不断增大,其晶格热容在最高温度900 K分别达到16.5 Cal.mol-1K-1和 31.3 Cal.mol-1K-1。纯的ZnO和Ga掺杂的ZnO的德拜温度θD 均随温度升高不断增大。Ga掺杂在ZnO中引入了新的振动模式。