随着科学技术的快速发展以及各个行业的拓展,我们对材料的要求也越来越高。对于半导体行业来说,超硬材料和半导体材料的探索受到越来越多的关注,而其主要原因有两方面:一方面是它们具有特别优良的化学物理性质,另一方面是这些材料越来越多的应用到了更多的领域,例如医疗器械和航天飞机等,而且在日常生活中的应用也越来越广泛。就目前材料方向的研究而言,我们通过实验和分析发现现有的超硬材料,例如金刚石,自然界中天然存在的储量很小,并且很难合成,又如立方结构的氮化硼,同样储量少,并且合成时对压力温度等条件要求太高,导致价格十分昂贵。因此,探索超硬材料和半导体材料也有了更高的热度。本文将利用第一性原理计算的方法,对材料BC₇、SiCN和CaSi₂的结构力学性能（包括晶格常数、晶体结构、热力学性质等）进行详细的分析,接着会通过加压加温的方式研究以上结构在高压高温下的性能变化趋势,以便发现更多的性质优异的材料,为材料发展做出贡献,最后还对其电子特性进行了分析,得到相关的结论,为材料的发展,提供更加完善的理论依据。文章首先简单介绍了相关的研究背景与理论基础知识。本文进行的主要工作,是在第一性原理计算方法的基础上,利用软件Material Studio,主要是其CASTEP计算模块,对BC₇,SiCN和CaSi₂的结构进行模拟仿真。Material Studio软件是建立在密度泛函理论基础上的仿真计算软件,可以计算材料的很多性质,例如晶格常数、弹性常数、能带结构、态密度及和热力学性质等等。文中主要研究了由轻元素组成的导电性超硬材料类金刚石结构的P（?）m2-BC₇和硬质材料SiCN三种结构t-SiCN,h-SiCN,o-SiCN,以及半导体材料2H-CaSi₂,EuGe₂-CaSi₂等。计算时,首先计算弹性常数,再根据对应的判定依据判断结构的稳定性,也就是机械稳定性,接着通过计算G/B的数值,得到其材料的展性和脆性,并且计算其各向异性,BC₇呈脆性且各向异性也随着压强的增大越来越明显,各向异性包含的参数包括体弹模量、剪切模量、泊松比以及杨氏模量,并且作出了各参数在压力升高情况下的变化趋势曲线,其中t-SiCN和h-SiCN沿着a轴压缩要比沿着c轴更加容易。接着通过GIBBS软件得到其热力学性质的参数,如德拜温度,热膨胀系数等。最后计算了其能带结构和态密度,对能带结构与态密度的分析,发现新型超硬材料具有一定的金属性和强的共价键特性并且得到其电子特性。最后一章总结了材料模拟仿真结果和应用。