本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,系统研究了1.85 at%、3.7 at%、5.56 at%和7.4 at%四种掺杂浓度下,La、Nd、Er、Lu掺杂对Mg2Si半导体材料的电子结构和光学性质的影响,为今后研究稀土掺杂Mg2Si相关的光电子器件、电子器件奠定良好的理论基础。本论文首先利用Materials Studio软件构建了Mg54Si27超原胞模型,然后选择了四种掺杂体系,并以不同个数的La、Nd、Er、Lu原子分别对Mg原子进行替换,得到了16个掺杂模型。本文利用VASP软件对这些模型的电子结构和光学性质进行了计算。计算分析了本征Mg2Si材料的电子结构和光学性质。结果表明:本征Mg2Si是一种具有ΓV-XC带隙为0.2391 e V的间接带隙半导体,其导带主要由Mg-2p、Mg-3s以及Si-3p态提供,价带主要由Mg-2p、Mg-3s以及Si-3p态提供;静态介电常数ε1（7）0（8）（28）22.71;吸收系数最大峰值为19.96×10~5cm-1;折射率n0（28）4.77。计算分析了1.85 at%、3.7 at%、5.56 at%和7.4 at%四种掺杂浓度下,La、Nd、Er、Lu掺杂Mg2Si材料的电子结构和光学性质。结果表明:La、Nd、Lu原子掺杂Mg2Si都属于n型掺杂,Er原子掺杂Mg2Si属于p型掺杂。在一定程度上La、Nd、Er、Lu掺杂都提高了材料的导电能力。在可见光区域,La、Nd、Er、Lu掺杂体系的吸收系数和反射率都有所降低,这意味着材料的透过率有所提高,这对实验中高透光率材料的制备具有一定的指导意义。本征Mg2Si几乎不吸收中红外以及远紫外的光子,但掺La、Nd、Er、Lu后的Mg2Si对中红外以及远紫外的光子仍有较大的吸收,即La、Nd、Er、Lu原子的掺杂增强了Mg2Si对红外光和远紫外光的吸收特性,为制备稀土掺杂Mg2Si的光电器件提供了理论依据。掺杂浓度为1.85 at%或者3.7at%时,掺Nd的Mg2Si对中红外光的吸收强度最大;掺杂浓度为5.56at%或者7.4at%时,掺Lu的Mg2Si对中红外光的吸收强度最大;在四种掺杂浓度下,掺Nd的Mg2Si对近红外光的吸收强度最大;在四种掺杂浓度下,掺La的Mg2Si对远紫外光的吸收强度最大。