TiO₂薄膜以其良好的生物相容性得到了广泛的研究。目前,如何进一步改善TiO₂薄膜的抗凝血性是当今研究的热点。研究证明,掺杂一定剂量H、P、Ta、Nb等一系列的Ti-O薄膜材料具有优异的抗凝血性能,该类材料的共同特征是宽禁带的n型半导体结构。本论文借助计算机模拟技术,构建了P、A1、Ta、H四种原子掺杂TiO₂的模型,探讨了不同原子掺杂以及同种原子的不同掺杂方式对TiO₂半导体能带结构的影响。本文基于在材料科学领域的计算机模拟技术,利用第一性原理方法（First-principles Method）对掺杂TiO₂模型进行了计算,并对计算过程中采用的电子密度泛函理论（Density Functional Theory,DFT）、局域密度近似（Local Density Approximation,LDA）、广义梯度近似（Generalized GradientApproximation,GGA）等几个重要概念进行了说明,并将实验中用到的CASTEP软件包进行了介绍。本论文所用模型（锐钛矿相和金红石相TiO₂）取自于Materials Studio的标准结构库,经过对基础结构的计算以及与其他研究者的比较,确定了模型与参数设置的准确性,基于此,构建了超晶胞形式的TiO₂掺杂模型,并采用交换一相关能以及广义梯度近似进行了结构优化,从而找到晶体结构的最稳定点。结果显示掺杂原子与被替换原子之间的属性差距和掺杂原子所在位置是造成晶格畸变的决定因素。对结构优化后的模型进行了能带结构、态密度等能量属性的计算。计算结果表明,掺杂元素以及掺杂方式的选择是影响TiO₂能带结构的重要条件。根据能带结构等结果,讨论了掺杂能级位置与形态对TiO₂禁带的影响,认为当掺杂能级位于禁带中间或导带底附近时,掺杂能级对禁带的影响比较明显。计算结果还表明,P、Ta、H掺杂均使TiO₂的费米能级靠近导带底,易形成n型半导体结构,其中P的3p轨道、Ta的t_2g态、H的1s轨道分别起了重要作用。