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微光夜视技术致力于探索夜间和其它低光照度时目标图像信息的获取、转换、增强、记录和显示,使人眼视觉在时域、空间和频域上能够有效扩展,已实用于夜间侦查、瞄准、车辆驾驶、光电火控和其它战场作业等。微光像增强器是微光夜视仪的核心,而光电阴极又是微光像增强器的关键器件,因此光电阴极材料具有较高的研究价值。负电子亲和势AlxGa1-xAs光电阴极在海洋探测、海洋通信方面有着重要的应用前景,然而,对AlxGa1-xAs阴极材料性质的研究并不完善,还需要进一步研究和探索。本文重点借助第一性原理计算方法,从原子结构层次上研究AlxGa1-xAs阴极材料的电学性质和光学性质,为AlxGa1-xAs光电阴极的实验研究提供参考。研究的主要内容包括:1、研究了理想Al0.5Ga0.5As体材料的电学性质和光学性质。计算分析了其能带结构、态密度、吸收谱、反射谱等性质。将微观电子结构和光学特性联系起来,是分析晶体能带结构和光学性质的主要依据,也是研究新型半导体材料的重要手段。2、研究了Zn掺杂、Al组分对AlxGa1-xAs阴极材料光电性质的影响。由于阴极材料后期的激活工艺需要在P型表面上进行,因此提出利用Zn原子掺杂方式实现表面的P型掺杂,并讨论了Zn原子掺杂在不同位置时整体结构稳定性的变化,指出更适合制备成P型表面的模型。同时,讨论不同Al组分条件下,AlxGa1-xAs阴极材料的形成能、稳定性、能带结构等,为阴极材料的实用化提供参考和借鉴。3、研究了AlxGa1-xAs阴极材料激活工艺中第一阶段Cs吸附过程。采用对比分析的研究方法,将GaN（0001）表面和Al0.25Ga0.75N（0001）表面作为对比表面,研究了Cs在Al0.5Ga0.5As（001）β2（2×4）表面、GaN（0001）表面以及Al0.25Ga0.75N（0001）表面的相互作用,模拟了“yo-yo”过程,计算和讨论了Cs原子吸附在三个表面时的吸附能、功函数、表面偶极矩等参数,并结合理论实验,利用课题组自行设计的多信息测量系统测量了在Cs吸附过程中的光电流变化曲线,为阴极的制备工艺提供理论支撑和指导。