二氧化钒（VO₂）是一种具有广泛应用前景的热致相变材料,随着温度的降低,VO₂将发生从金属相到绝缘体相的转变并伴随着晶格对称性的变化,相变温度为340K,VO₂晶格结构从四方金红石突变为单斜结构,同时,光学特性也随之发生变化,并且相变是可逆的;另外,VO₂能在多种激励方式下发生相变,例如热致、光致、电致及应力致相变等,因此这种材料具有重要的研究价值。利用VO₂相变做成的各种器件在通信,信息存储,传感等领域也有着广泛的应用。在基础研究方面,金属-绝缘体相变是凝聚态物理中一个非常重要的现象,是强关联体系中电子性质研究的重点和中心课题。本文基于密度泛函理论（DFT）计算了相变前后含不同氧空位浓度VO₂块材料和纳米线超胞模型的电子结构和光学性质。运用GGA+U计算单斜相（M1相）VO₂块材料超胞的电子结构,构造氧空位缺陷,进行几何结构的优化及性质的计算,运用GGA计算四方金红石相（R相）VO₂块材料超胞对应的性质,构造VO₂纳米线结构超胞,并计算其存在氧空位前后的电子结构及光学性质,来模拟研究氧空位缺陷对VO₂块材料及VO₂纳米线结构相变性质的影响。计算结果显示,M1相VO₂块材料带隙为0.796eV,氧空位浓度分别为1.04%和2.08%时带隙为0.772eV和0.687eV,因此当在VO₂相变过程中氧空位能减少相变所需要的能量势垒,可以促进VO₂相变。而在R相VO₂块材料中氧空位浓度对于其电子结构和光学性质的影响会随着氧空位具体的位置不同而不同。VO₂纳米线结构M1相超胞不含氧空位及含一个氧空位时的带隙分别为0.692eV和0.471eV,与M1相VO₂块材料表现出相似特性。VO₂纳米线结构R相超胞存在氧空位前后费米能级均穿过导带,表现为金属态。因此,VO₂纳米线结构中引入氧空位也能促进其相变过程。