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论文以块体ZnO、掺杂Ba原子（Zn1-xBaxO）、纳米结构ZnO（薄膜、纳米线、纳米管）材料为研究对象，采用第一性原理计算对其电子结构和光学特性进行了系统的研究。 块体ZnO和ZnO掺杂Ba原子(Zn1-xBaxO)材料的电子结构及光学特性的第一性原理研究结果表明:ZnO和ZnO掺杂Ba原子（Zn1-xBaxO）材料均为直接宽带隙半导体材料，其禁带宽度随着Ba原子掺杂浓度的增加呈现出逐渐增大的趋势。ZnO掺入Ba原子后，体系的光学性质变化明显，与纯ZnO相比，光谱主峰和吸收边发生的能量位置都出现了较为明显的变化。 二维ZnO纳米薄膜的电子结构和光学特性的第一性原理研究结果表明:不同薄膜厚度ZnO的带隙均大于体块结构ZnO的带隙，并且薄膜的带隙随厚度的增加而变小。当薄膜厚度进一步增大时，其尺寸效应逐步减弱，薄膜状态的ZnO光学性质渐趋于体块结构ZnO的光学性质。 对ZnO纳米线(nano-rod)和纳米管(nano-tube)的计算结果表明:ZnO纳米线的能带间隙值随直径的增加而降低，对应的光学特性表明:反射率在可见光区逐渐增大，吸收边向低能方向发生微小的移动，即在纳米尺度下存在着类似的“红移”现象。与ZnO纳米管相比，六方ZnO纳米线的带隙要小，其光学各向异性特征更为明显。