近年来，由于宽带隙半导体材料在高频器件、短波长发光二极管、激光器以及紫外线探测器等方面的潜在的应用价值而引起人们的广泛关注。其中，氮化镓（GaN）发光材料具有禁带宽度大、电子漂移速度快、抗腐蚀性和耐高温等优点，在紫光与蓝光波段的应用十分广泛。GaN发光二极管具有低功耗、小体积、长寿命等优点，以上优点显示出其具有巨大的应用价值。本论文利用第一性原理密度泛函理论（DFT）的广义梯度近似（GGA）下全势线性缀加平面波方法，对立方闪锌矿GaN以及Mg、Al、Si、In掺杂体系进行了计算研究，对它们的电子结构和光学性质进行了系统的研究。首先，介绍了GaN材料的物理性质、研究进展状况以及第一性原理基本的理论基础。对所要计算的体系进行了结构的优化，得到了与实验值符合较好的晶格常数，这样保证了以后计算的合理性。其次，计算了Mg、Al、Si的掺入对GaN电子结构和光学性质的影响，结果我们发现以上三种物质的掺入使得GaN的带隙变宽，尤其是Al掺杂GaN体系，禁带宽度发生了非常明显的变化，使光吸收谱线向高能方向移动。Mg和Si的掺入使电子的迁移率发生了明显的变化，Mg的掺入使价带上移，Si的掺入使导带下移。最后，计算了In掺杂对GaN电子结构和光学性质的影响，我们用不同比例的In对GaN进行掺杂，结果发现In的掺入使GaN的禁带宽度变小，并且随着浓度的增加，禁带宽度越来越小。本论文对GaN材料掺杂方面的实验研究具有参考价值。