本文利用第一性原理方法研究了铁掺杂氮化镓材料的电子结构和光学特性,采用密度泛函理论体系,计算了本征GaN材料和6.25%的Fe掺杂GaN体系的电子结构和光学特性。从理论上讨论了掺杂对体系光电特性的影响,计算所得本征GaN的禁带宽度为3.41 eV,Fe的重掺杂体系明显变窄为3.06 eV,但仍为直接带隙半导体。Fe的掺入导致GaN材料出现不同程度的自旋极化现象,该自旋极化本质的来源为Fe的3d态电子。本征GaN材料与Fe掺杂GaN体系的静态介电常数分别为3.13和4.41,静态折射率分别为1.77和2.10,能量损失最大值分别在16.22eV和22.43eV。该计算结果为Fe掺杂GaN高压光电导开关材料及器件的研究提供了有力的理论依据和实验支持。本文还计算了本征GaN和Fe掺杂GaN体系分别含有N空位和Ga空位体系的电子结构和光学特性。计算结果显示,N空位是一种施主缺陷,其引入使得材料导带底的位置偏离布里渊区中心点,也就是说使得材料由直接带隙半导体变为间接带隙半导体。并且N空位的引入使得材料的费米能级升高,第三章中还计算出Fe的掺入会使得材料的费米能级升高。按照正常的推理两种共同掺杂GaN之后材料的费米能级应该更高,仿真结果却并非如此,说明了 N空位和Fe的共掺使得材料中出现了一种新的物质会导致费米能级降低。Ga空位作为受主缺陷的引入不会改变导带底和价带顶的位置,但在材料中引入其他杂质能级会使得材料在禁带附近出现自旋极化现象。对于本征材料添加空位会引起低能区光学特性较大的变化,从计算中可以看出Fe的引入会抑制这种现象,这就说明Fe的引入会使得材料的绝缘性增强,从而实现材料的半绝缘化。最后还研究了Mg掺杂GaN体系和Mg-Fe共掺杂GaN体系的电子结构和光学特性。其光学特性和本文中第四章的计算结果类似,单一的Mg掺入材料会使得材料光学特性在低能区发生较大的变化,而Fe的引入会抑制这种现象。对比Fe原子引入前后材料的光学特性具体数据,验证了 Fe的引入会使得材料的绝缘性增强。