通过掺杂Rb有助于改善碱锑化合物光电阴极的光谱响应并降低热发射。为了从理论上研究K-Cs-Sb光电阴极材料中掺Rb的作用机理，采用基于密度泛函理论的第一性原理方法，分别建立了K₂CsSb、K₂Cs_0.75Rb_0.25Sb、K₂Cs_0.5Rb_0.5Sb、K₂Cs_0.25Rb_0.75Sb、K₂RbSb 5种不同Cs/Rb比例（原子数分数之比）的K-Cs-Rb-Sb体模型以及相应的（111）表面模型，计算了其电子结构与光学性质。计算结果表明，对于不同Cs/Rb比例的K-Cs-Rb-Sb体模型，Rb掺杂对其光学性质的影响甚微。随着Rb/Cs比例的增加，体模型的形成能和形成焓以及表面模型的表面能变低，说明K-Cs-Rb-Sb化合物容易形成且稳定。此外，与传统的K₂CsSb相比，K₂Cs_0.25Rb_0.75Sb的功函数更大，电导率更大，同时又具有最小的禁带宽度和离化能，因此，Cs/Rb比例为1∶3的K-Cs-Rb-Sb阴极适合作为量子效率高、暗电流低且导电性好的光电发射材料。

全无机卤化双钙钛矿是一类具备优异光电特性和稳定性的环境友好型非铅材料。因其在太阳能电池、光电探测器和发光二极管中具有巨大的应用潜力，受到国内外研究人员的青睐。本综述主要围绕全无机卤化双钙钛矿的结构特点和光电特性展开研究，重点对全无机卤化双钙钛矿的制备方法和应用方向进行归纳。最后，进一步总结了全无机卤化双钙钛矿材料目前的科学瓶颈及解决方案，期望对全无机卤化双钙钛矿的材料性能提升和光电器件应用提供有价值的参考。

采用射频(RF）等离子体增强化学气相沉积系统制备了硅/二氧化硅多层膜样品，在异质结限制性晶化作用下得到了尺寸均匀的磷/硼共掺杂纳米硅。通过拉曼光谱(Raman)、透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)研究了磷/硼共掺杂纳米硅/二氧化硅多层膜的微观结构和杂质的分布特点。低温电子顺磁共振(EPR)结果表明，磷、硼杂质可以改变纳米硅的表面化学结构并充分钝化表面处的非辐射复合缺陷。Hall效应测试发现磷和硼杂质可替位式地掺入到纳米硅的内部，且磷杂质具有更高的掺杂效率；通过改变磷硼杂质的掺杂比例可以调控纳米硅的导电类型和载流子浓度。在小尺寸磷/硼共掺杂纳米硅中获得了1 200 nm处满足光通信波段的近红外发光，并通过调控磷的掺杂浓度实现了近红外发光的增强。通过时间分辨荧光光谱测试，结合EPR结果探讨了磷掺杂对纳米硅内部辐射复合和非辐射复合过程的调控使1 200 nm发光增强的物理机制。

运用第一性原理研究了Ag掺杂及缺陷共存对ZnO光电性质的影响。计算结果表明富O条件有利于Ag的掺杂, 贫O条件不利于Ag的掺杂。Ag掺杂浓度较低时有利于模型的稳定, 其在富O或贫O条件下都以AgZn为主要掺杂方式。当Ag掺杂浓度较高时, 富O条件下以AgZn-AgZn为主要掺杂方式, 贫O条件下AgZn-Agi是较为有利的掺杂方式。富O条件下Ag掺杂较难引入VZn和Oi共存缺陷。贫O条件下优先出现的模型为VO, VO在一定程度上会促进Ag的掺杂。Ag掺杂降低了ZnO的带隙宽度, 掺杂浓度越大模型带隙宽度越窄。VZn、VO和Oi缺陷共存不同程度地增加了Ag掺杂模型的带隙宽度。Ag掺杂及VZn和Oi缺陷共存均使ZnO吸收边红移至可见光区, 扩展了ZnO对太阳光的吸收范围, 而AgZn-VO在可见光范围内依然是透明。在低能区紫外-可见光范围内, AgZn-AgZn表现出更高的光吸收率, 但是相应形成能也高于AgZn。VZn的引入提高了AgZn-VZn和AgZn-AgZn-VZn对低能区紫外-可见光的吸收, VO的引入有利于ZnO表面吸附更多的O2进而产生更多的H2O2和·HO强氧化性物质, 即VZn和VO缺陷共存都有利于ZnO光催化性能的提高。

本文采用脉冲激光沉积（PLD）法在单晶硅（111）和石英玻璃衬底上制备了Ga掺杂ZnO（GZO）纳米薄膜，研究了氧压强对薄膜质量和光电性质的影响。采用XRD和SEM对薄膜的晶体结构和表面形貌进行了表征，结果表明纳米薄膜的平均粒径尺寸可以通过调整氧压强来控制，当氧压强为0.01 Pa时，薄膜的结晶质量最好。PL谱分析结果表明，反应气氛中适量的氧气可以有效降低缺陷密度，实现对GZO薄膜发光性质的调控。透射光谱分析结果显示，GZO薄膜在400~800 nm的平均光学透过率超过85%，具有良好的透光性能。霍尔测试结果表明氧压强为0.01 Pa时，GZO薄膜的电阻率最低为2.77×10-4 Ω·cm，随着氧压强继续增加，薄膜的电阻率增加，载流子浓度和霍尔迁移率均降低。

利用第一性原理赝势平面波方法计算了杂质 (X=C, Al) 掺杂新型二维材料磷烯的结构参数、能带结构、Mulliken 布居分析、差分电荷密度以及光学性质。结果表明杂质掺杂后磷烯材料的结构发生了畸变, 但是掺杂体系的结构是稳定的。C 掺杂后, 费米能级进入价带中, 带隙变窄, 变 为 0.826 eV 的直接带隙; Al 掺杂后, 体系变为间接带隙半导体, 带隙略有展宽, 带隙为 0.965 eV。 Mulliken 布居分析和差分电荷密度的分析都表明掺杂后体系的电荷分布发生了转移, C 原子附近出现了电荷积累, 而 Al 原子附近出现了电荷消耗。在 (1 0 0) 极化方向上的光学性质计算表明: 在红光及红外线的范围 内, C 掺杂后磷烯材料储存电磁能的能力有所减弱, 而 Al 掺杂后储存电磁能的能力有所增强; C 掺杂后折射率 n0 减小, Al 掺杂后折射率 n0 增大; 吸收系数和反射率峰值均降低; 掺杂前后磷烯材料都可作为光储存材料。以上结果说明采用不同杂质掺杂可以调制磷烯材料的光电性质。

采用密度泛函理论计算了Mn掺杂LiNbO3结构的ZnTiO3(LN-ZnTiO3)的磁性和光电性质。计算结果表明Mn掺杂LN-ZnTiO3倾向占据Zn位，形成稳定的3d5电子构型。Mn替代Zn位掺杂可以为LN-ZnTiO3提供较大的局域磁矩，约为5 μB。同时在价带顶附近形成明显的Mn-3d和O-2p轨道的受主能级，降低了材料的带隙，促进可见光的吸收。在LN-ZnTiO3中掺杂Mn可以同时实现较大的局域磁矩和p型半导体的特性，拓展了材料在磁学和可见光吸收领域的应用。

采用粒子群优化算法的结构预测程序CALYPSO结合基于密度泛函理论的VASP软件包对B6C6N6进行结构预测, 得到新的二维BCN结构, 该结构由6个B、6个C、6个N组成类石墨烯六角结构, 其中B—N、B—C—N以及C—C之间形成的六环是稳定BCN结构的关键。凝聚能和声子谱计算结果表明二维BCN在热力学和动力学上均是稳定的。能带结构和电子态密度的计算分析表明BCN是禁带宽度为2.60 eV直接带隙半导体。基于形变势理论, 计算了BCN新结构的载流子迁移率, 发现BCN在“之”字边和“扶手”边方向上的电子迁移率分别为632.5, 923.3 cm2·V-1·s-1, 而空穴在两个方向上的迁移率分别为765.7, 622.6 cm2·V-1·s-1, 迁移率的值明显高于MoS2的载流子迁移率, 相对较高的迁移率说明二维BCN具有较好的输运性质。光学性质的计算研究表明BCN的介电函数虚部峰值同吸收谱和光电导率的实部峰值吻合得很好, 可见光范围内的吸收峰位于光子能量～2.61 eV处, 可见光范围内的吸收主要归因于电子从价带顶到导带底的跃迁。本研究结果为实验上实现原子比为6∶6∶6的BCN的制备以及BCN在光电器件方面的应用提供了重要的理论依据。