稀土离子拥有部分填充的4f壳层,该壳层电子之间的各种相互作用导致了离子中存在大量可发生光跃迁的电子能级。这些丰富的光跃迁能级以及基质材料自身的优异性能使得掺杂稀土离子的各种光学材料在实际生活的各个领域有着广泛的应用。近年来,随着计算机硬件和并行算法的快速发展,第一性原理计算已经成为物理、化学等众多领域不可或缺的研究手段。本课题主要致力于利用现代高性能计算机和密度泛函理论进行稀土发光材料的计算模拟研究。整篇论文结构如下:第一章绪论部分主要介绍了稀土元素的重要应用和稀土离子发光的基本知识。第二章基本理论方法部分介绍了密度泛函理论的基本框架和近年来的理论发展,并且简要介绍了本文的计算工具ABINIT软件。第三章是本论文的主体。Ce3+离子掺杂LuAlO3晶体材料的4f–5d跃迁在闪烁体方面有着重要的应用前景。由于4f电子的强相关性和5d电子的激发态特性,对此跃迁相关性质的第一性原理研究是一个具有挑战性的课题。通过对基态4f电子采用杂化泛函方法、对5d激发态采用限制性轨道布居方法,研究了LuAlO3:Ce3+体系4f–5d跃迁的相关性质。计算结果表明,伴随着4f到5d跃迁,Ce3+与8个最近邻配位O原子的平均键长缩短了0.05 （A|。）,而且Stokes位移计算值与实验值相当吻合。在优化计算得到的LuAlO3:Ce3+体系4f基态局域构型基础上,采用角重叠模型计算了5d能级的晶场分裂,与实验结果吻合较好。第四章利用密度泛函理论研究了新型发光基质材料Sr3–xAxAlO4F（A=Ca,Ba）的性质,包括Sr3AlO4F晶体结构和电子结构性质以及Ca2+、Ba2+占据Sr格位的倾向性。Sr3AlO4F晶体中氧氟离子分层有序排列,阳离子Sr2+因配位环境不同有两种格位,能量计算结果表明Ba2+强烈倾向占据10配位的Sr（II）格位而Ca2+倾向占据8配位的Sr（I）格位,并试图从局域结构上寻求此格位占据倾向性的原因。