InGaNAs材料具有优良的光电性质,尤其在长波长激光器研制方面有独特的科研价值,已广泛地应用于GaAsSb/InGaNAs/GaAs三量子阱激光器的研制。在近红外探测器、量子点光放大器等领域,InGaNAs材料也显示了极大的应用前景。本论文基于密度泛函理论(Density Functional Theory, DFT)的第一性原理(first-principles),系统介绍了相关的理论和模拟方法,对不同掺杂浓度下GaAs/InGaAs/InGaNAs体系的几何结构、电子结构和光学性质进行了重点的讨论。本论文最后以V族元素锑(Sb)为例,研究了Sb掺杂SnO2体系的光电性质。本论文的主要工作概括如下：1.对比了不同规范下本征GaAs的各项参数,选择了一种相对合理的LDA (CA-PZ)方法作为InxGa1-xNyAs1-y掺杂体系光电性质研究的计算规范。2.重点讨论了不同掺杂浓度下InxGa1-xAs和InxGa1-xNyAs1-y体系的电子结构随掺杂元素浓度增加的变化,通过对能带结构和原子分波态密度(PDOS)的详细对比,深入地分析产生能带结构变化的原因,为下一步光学性质的详细讨论做出铺垫。3.依据能级间电子跃迁理论和发光光谱的产生机理,引入介电常数虚部ε2(ω),确定了吸收系数、能量损失普、反射率、折射率等光学参数。分析得出In原子的引入将导致GaAs体系的光学跃迁发生红移,而InGaAs中N原子的引入则将使体系光学跃迁产生蓝移的结论。论文分析了InGaNAs材料的光学性质与电子结构的内在联系,为InGaNAs体系材料的生长和改进提供了理论依据。4.以V族元素Sb为例,研究了Sb掺杂SnO2的几何结构、电子结构与光学性质,论文对SnO2的性能改进做了一定的理论预测。