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氧化锌(Zn0)结构中性质稳定且比较常见的是纤锌矿结构,它是一种新型直接带隙氧化物半导体材料,属Ⅱ-Ⅵ族,在光电和压电等方面有着优越的价值。采用密度泛函理论下的CASTEP软件,并与广义梯度近似(GGA)结合,计算了纤锌矿超晶胞结构(2×2×2)ZnO的能带结构、电子的态密度、差分电荷密度、吸收谱、介电函数、反射率及能量损失谱。结果显示：ZnO的带隙为0.809eV,能带结构的倒带部分主要由Zn原子提供,价带部分由Zn和O的电子贡献,由于存在Zn和O之间存在一定的光学跃迁,使得ZnO吸收函数存在三个吸收峰。对应的能量分别为3.0eV,8.0eV,11.3eV,并且在0.8eV附近(紫外-可见光区)有一个吸收边,说明电子从导带向价带跃迁存在一个发光。其他光学性质跟实验值吻合的比较好。采用第一性原理的GGA方法研究了Mg掺杂ZnO的电子结构和光学性质,电子结构包括能带结构、电子态密度和电荷密度,光学性质包括介电函数、吸收谱、能量损失谱和反射率。计算结果表明：Mg替代Zn原子后使掺杂ZnO的电子结构发生比较明显的变化。由于Mg原子的电子分布与Zn原子的差异,使得低能量区和高能量区的吸收系数和介电函数随掺杂量变化,反射率和能量损失谱也发生了一些改变。随着Mg掺杂ZnO能量的增大,引起掺杂后体的禁带宽度增大、吸收边发生蓝移、高能量区出现新的吸收峰和介电峰,并且掺杂不仅改变了光学性质的强度,对能级间隔也有一定的影响。采用第一性原理的GGA方法研究了Na掺杂ZnO体系的晶格结构、能带结构、电子态密度、及光学性质的变化。计算结果表明：Na掺杂ZnO结构有效地增加了载流子浓度,并且掺杂后在费米能级附近出现新的杂质能级。通过态密度分析这主要由Na-2p态提供,使得获得P型ZnO成为一种可能。研究还发现：Na掺杂ZnO的光学性质在低能量区发生了变化,在低能量区出现了新的吸收峰和介电峰,使其对紫外可见光的吸收能力得到显著提高,高能量区几乎没有发生变化变化。这些变化都是由于掺杂后电子结构变化所致。