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砷化镓材料作为Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体中最重要、用途最广泛的半导体材料,它具有禁带宽、直接带隙、载流子迁移率高、消耗功率低、抗辐射,耐高温等优点,以其优良的光电特性被广泛应用于微电子和光电子领域。近年来,为了进一步改善砷化镓材料的性能,拓宽其应用领域,进行合理有效的掺杂是目前最常用的途径之一。随着计算材料科学的兴起和快速发展,对掺杂体系进行电子结构和光学性质的理论研究已经成为挖掘GaAs材料应用的重要手段,对发展新型GaAs光电子材料具有极其重要的意义。文中利用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波赝势方法,对本征闪锌矿GaAs锑(Sb)掺杂GaAs体系和3d过渡金属M(M=Mn,Cr,Fe)掺杂GaAs体系的电子结构和光学性质进行了一系列的研究,主要研究内容如下：首先对本征闪锌矿GaAs的能带结构、态密度和光学性质进行了计算分析,结果表明闪锌矿GaAs是一种直接带隙半导体材料,计算得到的带隙为0.61eV,比实验值1.424eV偏小,这是利用密度泛函理论计算时普遍存在的问题；计算光学性质时,采用“剪刀”算符对带隙进行修正,修正后得到的光学性质结果与实验基本符合,从而验证了计算方法的正确性。随后计算了不同浓度Sb掺杂闪锌矿GaAs体系GaAs1-xSbx (x=0,0.25,0.5,0.75,1)的电子结构和光学性质,包括能带、态密度、复介电函数和吸收系数。计算结果表明：Sb掺杂导致体系晶格常数线性增大,并使得体系导带和价带组成发生改变,禁带宽度呈二次多项式变化。随着掺杂浓度的增加,体系静态介电常数线性增大,吸收带边出现了明显的红移现象,结合电子结构,对掺杂Sb诱发GaAs1-xSbx体系的光学性质改变进行了定性的解释。最后研究了3d过渡金属M(M=Mn,Cr,Fe)掺杂闪锌矿GaAs体系,对体系的磁性、半金属性和光学性质进行了研究和分析。3d过渡金属掺杂之后,由于过渡金属的3d电子与As4p电子的杂化作用,使得体系表现出铁磁性。Mn和Cr掺杂之后,体系表现出明显的半金属性,而Fe掺杂GaAs体系呈现金属性；Mn、Cr掺杂体系的吸收系数在低能端均产生了新的吸收峰,体系的吸收带边基本在同一位置,与本征GaAs相比,出现了明显的红移。对3d过渡金属诱发的磁性和光学性质改变进行了分析,为掺杂闪锌矿GaAs在光电子领域的实际应用提供一定理论依据。