作为典型的过渡金属碳化物,碳化锆除了具有高熔点、高硬度的特性外,还具有良好的电导性能,使得它已经被广泛地应用于极端环境中的硬质陶瓷涂层。为了改善碳化锆材料因密度过高而产生裂纹的缺陷,本文通过替位掺杂提出了两种新型正交Fddd-Zr_xB_3-xC₂（x=1,2）的结构,并基于第一性原理从原子尺度上探究了其稳定性、机械特性、光电特性,以及探讨了通过掺杂来对电子结构的调控机制和调控规律。本文运用CASTEP中的GGA-PBE杂化泛函对Fddd-Zr_xB_3-xC₂进行了几何优化以及稳定性和机械特性的探究。通过对其稳定性的研究,阐明了制备电子器件等各个领域上应用的可能性。机械特性探究的结果表明:Zr₂BC₂及Zr B₂C₂的B G分别由传统碳化锆材料的1.5显著提高到了3.2和6.5,说明通过硼（B）元素的掺杂实现了由脆性材料到可延展性材料的转变。计算结果表明相较于Zr B₂C₂,Zr₂BC₂的杨氏模量、体积模量、维氏硬度和剪切模量更大,因此Zr₂BC₂具有更强的硬度,且两种结构都是各向异性的,其中Zr B₂C₂在不同方向的杨氏模量比值达到了2.63,说明Zr B₂C₂具有强各向异性。运用CASTEP中的PBE0杂化泛函对Fddd-Zr_xB_3-xC₂的光学和电学特性进行了探究。通过电子局域分布分析了体系的成键特性,结果表明结构中具有共价键和离子键的混合特性。通过PDOS图,观察到Zr-d在两种结构的导带中均有较大的占据情况,能带图发现Zr B₂C₂有半金属的性质。通过对两种结构的吸收系数、折射系数、损耗函数、介电常数、反射系数以及电导率的分析探究了Fddd-Zr_xB_3-xC₂的光学属性,发现在三种极化方向上两个结构的吸收系数均满足在10⁵cm^-1数量级以上,这说明Fddd-Zr_xB_3-xC₂有很强的激子效应,Zr₂BC₂与Zr B₂C₂相比出现了明显的红移现象。介电常数表明Zr₂BC₂更易获得能量从而发生电子跃迁,说明其电子的活动性更高,将Zr₂BC₂应用于电子器件当中时更容易获得响应。本研究提出了两种改善现有碳化锆材料易脆缺陷的结构,同时阐明了两种结构在各方面的性能,揭示了此类过渡金属碳化物掺杂后的优化成份。这项研究结果可以为新型硬质材料Fddd-Zr_xB_3-xC₂进一步的理论研究、实验的合成以及作为不同用途的薄膜应用在光电器件上具有一定的参考价值。