基于白光LED近年来的广泛应用,我们利用第一性原理计算研究新型稀土发光材料,期望可以为制备新型白光LED材料提供理论依据和新的思路。本论文利用第一性原理计算与唯象模型分析相结合的方法,对发光材料的单电子和多电子的电荷迁移态进行的详细的研究。本论文由四章组成,第一章为绪论部分,首先简要介绍了发光现象(尤其是光致发光现象)的基本概念,然后介绍了稀土发光材料的研究进展和主要应用,以及本论文的主要研究工作。第二章首先介绍了第一性原理计算的理论方法和密度泛函理论,接着介绍了如何应用第一性原理计算与唯象模型分析相结合的方法对无机发光材料中掺杂的稀土离子(特别是Ce3+)的局域配位结构进行处理,并对4f和5d能级结构等进行了详细的研究。本论文的主要研究内容在第三章进行详细阐述。基于Ce3+掺杂的石榴石型荧光粉转化效率高、稳定性好、显色指数高,是一类重要的白光LED用荧光粉。人们通过在此类荧光粉中共掺Ce3+和其他杂质离子,调控荧光粉发光颜色、实现品质优良的白光发射。电荷补偿和能量传递机理是荧光粉中普遍存在的关键性问题。基于不同电荷补偿方式,改变Ce3+的局域环境,从而调节其5d→4f跃迁发光；当一种发光中心特征跃迁难以被激发时,不同发光中心之间的能量传递过程将会起到关键作用。本项目利用第一性原理研究手段对Ce3+掺杂的石榴石型荧光粉展开研究：1)研究不同电荷补偿方式在发光过程中的可能作用,对于发光中心能级与跃迁、荧光粉发光性能的影响；2)从微观角度对不同发光中心之间能量传递过程进行分析与验证；3)设计新颖的Ce3+掺杂的白光LED用荧光粉材料,并进行理论计算与验证。通过上述研究,期望为新型荧光粉的合成、性能更加优异的白光LED的实现提供理论支持与指导。第四章则介绍了对分子激发态能级的计算和学习过程,在计算分子激发态过程中如何选取活性空间以及输入文件的写法,最后分析了计算中遇到问题的原因。