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钽铌酸钾（KTN）可应用于全息数据存储、电光开关、波导调节器等,在制造电光调制器件方面有重要应用前景。掺锂KTN（KLTN）在电控光折变、电全息波长选择开关和光孤子单模光纤制作领域得到普遍应用。KNbO3基晶体（当然包括KTN）在无铅材料中介电压电性能非常好。2004年,Y. Saito等发现KNbO3基材料几乎可以和PZT压电陶瓷所有性能相媲美,认为是最有前途的无铅材料。因此,KTN系列晶体成为当前功能材料领域研究热点。实验发现固溶体在纳米尺度上有序排列,有序取向纳米微域对体块材料物理性质有重要影响。第一性原理是研究铁电压电材料微观结构最有效工具。利用密度泛函理论对顺电相KTa1/2Nb1/2O3物理性质系统研究。讨论三种有序取向超晶胞物理性质之间异同。虽然晶格参数一致,但是三种模型中BO6氧八面体和K-O键长却迥然不同。KTN晶体中Ta离子有着明显反常行为。而且有序取向使KTN晶体能带带隙、总能态密度和各元素投影态密度发生明显变化,导致光学特性也随着B位阳离子取向而不同。通过广义梯度近似研究有序KTa1/2Nb1/2O3固溶体铁电相性质。得到稳定结构、计算电子和光学性质。铁电相是由于B位阳离子偏心位移导致结构不稳定造成的。在取向KTN晶体中,不同化学取向会产生不同铁电相。即铁电相对B位阳离子有序取向很敏感。KTN晶体中存在反铁电相,与实验结果一致。计算显示各铁电相光学性质并不相同。利用第一性原理对Cu:KNbO3物理性质进行细致理论研究。计算晶格常数与实验结果匹配。能带带隙比以前计算结果要好很多。吸收光谱特定峰不仅仅是单一跃迁。Cu 3d电子使总能态密度在费米能级处出现一个高峰。可以预测,当Cu离子浓度足够大时,KNbO3晶体将具有金属性。理论计算KLTN和KNTN电子结构与光学特性。具体研究为何Li、Na掺杂会使KTN物理性能产生巨大变化而更适合光学应用。分析发现,Li离子在晶胞内有更大活动空间,共价性很强。然而,Na离子却是完全离子性。它们的光学性质与KTN晶体光谱有显著差异。这说明A原子替代效应对KTN固溶体物理性质产生明显影响。KLTN和KNTN反射光谱显示它们在光学器件制作方面有广泛应用前景。总之,局域有序和A位部分替代效应对KTN晶体结构和性能产生重要影响。虽然还没有相关观测数据,但是计算结果可以作为将来工作的理论预测。并由此来指导实验开发,在发现高性能、低成本无铅压电材料科学研究中具有重大实际意义。