CdS、TiO2和Si3N4分别在太阳能电池、光催化和机械制造等方面具有广泛的应用价值。为了提高三种材料对太阳光中的可见光部分的利用率，进一步拓展高效光电器件方面的应用，我们利用密度泛函理论方法，通过选择合适的掺杂剂、掺杂方法和有效的掺杂浓度，来降低带隙、调节光学性质，并将理论结果与相应的实验现象进行比较，为设计和制备高效光电材料提供理论参考。首先，运用密度泛函理论(DFT)结合Hubbard U矫正的方法研究了Co掺杂CdS的几种新奇的光学性质。主要涉及Co的掺杂浓度对CdS的介电函数、光电导、吸收系数、反射率和透射率的影响。通过分析电子性质的变化，揭示掺杂剂Co对CdS的带隙和光学性质的影响机制。研究结果表明，当Co的掺杂浓度达到7.26%时，掺杂CdS可以成为一种非常有用的光学材料，在太阳能电池、光电开关和光纤通信方面存在潜在的应用价值。然后，研究了N、Co和Na的掺杂浓度对TiO2的电子结构和光学性质的影响。通过对光学性质的分析，发现了提高TiO2对可见光吸收的关键掺杂浓度。结果表明N替代Ti、Co替代Ti和Na替代Ti的掺杂方法都能够提高TiO2的吸收系数，但必须达到一定的掺杂浓度。结合电子结构信息，阐释了掺杂浓度对TiO2光吸收的影响机理。并以Na掺杂为例，通过研究Na的各种掺杂方法引起的光电性质的变化，对相应的实验现象进行了解释。理论模拟的结果可以为设计和制备有效的光催化材料提供有用的信息。最后，对金属元素Fe、Co、Ni和Ce以及非金属元素C、O和F掺杂γ-Si3N4的光电性质进行了研究。先通过形成能和结合能的比较，从三种不同的掺杂方式中挑选出相对稳定的方式，然后基于稳定结构，对每种掺杂方法都考虑四种不同的掺杂浓度，通过分析掺杂体系的光学性质和电子性质，确定合适的掺杂浓度。对Fe、Co和Ni掺杂γ-Si3N4的研究表明完全填满的3d壳层结构的Ni原子可以成为理想的掺杂剂。随着Ni的掺杂浓度的变化，γ-Si3N4可以成为一种具有可调节的带隙、有效的带间跃迁和显著的可见光吸收的材料。对于C、O和F掺杂γ-Si3N4的情况，利用C原子与Si原子之间的相似性，通过替位式掺杂C，实现了对γ-Si3N4的带隙的连续降低。在O替代N体系中，利用O-2p态和N-2p态之间的耦合使γ-Si3N4这种宽带隙半导体变为了导体。利用F原子的强烈的得电子能力，通过填隙F的方法在价带顶部引入空穴，利用带内跃迁来提高材料对可见光的吸收。通过对Ce的两种掺杂方法的研究，选出了对于降低γ-Si3N4的带隙更有效方法。