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纤锌矿和闪锌矿具有自发极化和压电效应，在外力的作用下晶体发生形变，引起压电极化。电场能改变能带边缘的形状和载流子的分布，因此自发极化和压电极化影响发光器件的辐射复合和晶体管结构的电特性，使其有效带隙发生改变。根据密度泛函微扰理论，我们研究了Ⅱ-Ⅵ族氧化物和Ⅲ-Ⅴ族氮化物及其合金的基本性质。(1)我们计算了Ⅱ-Ⅵ族氧化物的基态和亚稳态性质，对每种氧化物考虑了三种结构：纤锌矿(h-MgO)、闪锌矿和岩盐结构。我们发现和BeO、MgO、ZnO和CdO的情况不同，随着离子性的增强，亚稳态的CaO、SrO和BaO具有h-MgO而非纤锌矿结构。同一化合物中对称性高的的结构具有较大的体模量。此外我们还分析了同一氧化物的不同原子构型和同一结构的不同阳离子对相的稳定性、弹性系数、体模量、自发极化、压电效应、能带结构和光学性质的影响。(2)我们试图找到一种能减小甚至完全消除六角结构AlGaN合金极化的方法，为此我们考虑了不受力、单轴和双轴拉力以及单轴和双轴压力五种情况，发现当合金在纤锌矿结构的AlN衬底上外延生长时，合金受到面内双轴压应力的作用，其极化的大小和方向完全可以通过控制Ga组分的大小来调节。(3)我们计算了六角结构BeZnO合金的弹性性质、带隙和压电效应，并将结果和纤锌矿结构GaN的值进行了对比，发现与GaN/衬底和ZnO/GaN/衬底结构相比，BexZn1-xO/GaN/衬底(x=0.022)多层结构更适合被用于合成高频表面声波器件。
铁电体尤其是驰豫型铁电单晶因为其在医学成像、声波和超声波传感器和探测器等领域的应用而受到广泛的关注。为了解释实验上观察到的现象：单轴应力能大大提高菱形相驰豫型铁电单晶Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.32PbTiO3的压电效应，我们分别计算了其重要组成部分PbTiO3菱形相和四方相的铁电性和压电效应。(1)我们发现菱形相PbTiO3在单轴应力的作用下，随着应力的逐渐增大，铁电性先变弱后增强。此外还发现单轴应力也能提高PbTiO3的压电效应，这种压电效应的增强是由极化强度大小的变化引起的，与极化方向无关。为了解释铁电性的这种反常变化和压电效应的增强，我们分别计算了Pb、Ti和O原子对总极化强度的贡献。(2)我们分析了单轴拉应力和压应力以及双轴拉应力和压应力对四方相PbTiO3铁电性和压电效应的影响，发现当沿c轴方向的压应力大小超过12GPa时，四方相PbTiO3由铁电相变为顺电相。此外还发现四方相PbTiO3的理论双轴拉伸强度为29GPa。