Ⅱ-Ⅶ化合物材料ZnO是一种新型的直接带隙宽禁带氧化物半导体材料,其一系列特殊的材料性能引起了很多关注。ZnO室温下禁带宽度约3.37eV,激子束缚能高达60meV。其在紫外及蓝光半导体发光,太阳能电池,紫外探测器,传感器等领域都有广阔的发展前景。　　 已有的研究发现ZnO中Mg的掺入能够调节带隙变大,带隙可调节高至4.0～7.9eV,对此已有许多相关的第一性原理分析讨论其相关机理。ZnO中掺入Cd可以调节带隙变小低至2.9eV,对应的光谱发生红移,但是调节ZnO带隙变小的相关研究较少。　　 ZnO晶体中掺杂Mg,Cd元素可以实现能带带隙由大到小的调制,实现能带工程。本文通过基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算了Zn1-x(TM)xO,TM=Mg,Cd电子结构和光学性质。显示Cd的掺入,Zn1-x(TM)xO(TM=Cd),Zn4s与Cd5s态,O2p态影响了能带带隙。对实验中Cd掺杂调节带隙的机理,从理论上分析了其可能的原因。并对Cd的掺入Zn1-x(TM)xO光学性质进行了分析。另外分析了含有氧原子,锌原子空位的ZnO晶体,电子能带性质与光学性质。本文进行以下几个方面的工作:　　 1、使用16原子32原子72原子六方纤锌矿结构ZnO晶体,实现Zn1-x(TM)xO中杂质浓度X=1/8,1/16,1/36浓度的掺杂,获得相应能带结构,电子态密度,光学性质。　　 2、使用32原子六方纤锌矿结构ZnO晶体,剔除一个原子实现Vzn,Vo空位浓度1/16的水平,计算获得相应带结构,电子态密度,光学性质。　　 对结果分析,本文体现了Zn1-x(TM)xO能带带隙随Cd浓度由低到高,而由宽变窄,随Mg浓度由低到高,带隙由窄展宽的趋势。而且其晶格参数c也是随着带隙由窄展宽的趋势,由小变大的,这印证了一些文章关于ZnO掺入Cd,Mg晶格的弛豫是能带变化的原因之一。本文从电子态密度分布上分析,得到Zn1-xCdxO能带价带顶主要由O2p态决定而且随Cd掺杂浓度的提高,O2p态向高能段延伸。同时导带底主要由Zn4s态决定并随着Cd掺杂浓度的提高不断向低能端延伸,而且导带底的Cd5s态部分也不断向低能端延伸。综合以上实现了能带带隙的调制变窄。Zn1-xCdxO中光学吸收谱图中,本文认为几个主要峰均是未被占据的导带电子态和价带电子态之间能级跃迁的体现,特别是13.82eV处峰值本文认为是来源于Cd4d与Zn4s轨道间的跃迁,不同于其他文献的分析。O空位缺陷情况下比存在Zn空位缺陷的情况价带顶的位置略有向低能端移动的趋势,本文认为这是由于价带顶附近的O2p态在O空位缺陷的影响略向低能端移动,而在Zn空位影响下略向高能端移动造成的。存在空位缺陷的ZnO光学吸收谱图中I1吸收峰可以认为是O2p态能级由于Zn空位缺陷的存在向高能段移动而导致的。同样的在吸收谱中,也是可以发现O空位ZnO晶体的吸收边有着明显的蓝移。