碲镉汞(HgCdTe)作为我国战略性高技术——红外光电技术的重要基础材料，其优越性充分体现在军事、航天等高端红外探测应用领域。随着红外探测技术的发展及应用的深入，人们对HgCdTe材料很多深刻的物理问题的认识已难以停留在基于经验参数的理论框架内，许多材料生长乃至器件应用的物理机理需要从全量子理论框架中寻求答案。　　 本文围绕现有HgCdTe分子束外延生长工艺中关于衬底材料质量的评价和原位p型掺杂等核心问题，采用全量子理论框架中的第一性原理计算方法研究了衬底材料碲锌镉(CdZnTe)的物理性质和原位As杂质的p型掺杂微观机理，主要的研究内容包括：　　 △基于全电子势线性缀加平面波(FLAPW)方法，对CdZnTe完整晶体的物理性质及相关的理论参数进行了讨论，为全面认识Zn含量超过0.2的CdZnTe材料的基本物理性质提供了相关信息，也为计算模拟CdZnTe基态性质提供了合理的基本特征参数。　　 △采用FLAPW方法对不同组分的Cd1-xZnxTe合金的结构性质、电子结构和光学性质进行了研究。从阴离子驰豫的角度，定性地描述了Cd1-xZnxTe合金化过程的微观机制。深入研究了阴离子的驰豫所导致的合金电子态的分裂、窄化等合金化特征，并从能带结构研究了Cd1-xZnxTe合金光学跃迁机制，填补了高Zn组分的Cd1-xZnxTe合金的光学性质的理论数据。　　 △基于赝势平面波(PPW)方法模拟了外延HgCdTe材料中As簇团的结构性质，对各杂质体系的缺陷形成能和结合能进行了分析，从理论上预言了As4、As2在外延层可能的吸附形式为As的簇团结构。在此基础上，借助态密度、单电子能级和电离能的分析，对原生样品中束缚于VHg的As2簇团杂质的缺陷态特征进行了确认，并与光学测试和电学测试的研究结果进行了比较，从而获得了As杂质在原生Hg1-xCdxTe材料中补偿性，z型掺杂行为的微观机理。