碱土金属Ca2Si是一种直接带隙环境友好型半导体材料,它具有载流子迁移率高、消耗功率低、抗辐射、耐高温等优点。为了进一步改善Ca2Si材料的性能,拓宽其应用领域,本论文采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波方法,对本征Ca2Si、磷(P)掺杂Ca2Si体系、缺陷Ca2Si和各向同性应变下Ca2Si体系的电子结构和光学性质进行研究,主要内容如下:首先,对本征Ca2Si的能带结构、态密度和光学性质进行计算分析,结果表明Ca2Si是一种直接带隙半导体,计算得到的带隙值为0.299eV。其次,计算了Ca2PxSi1-x(x=0,0.0625,0.125,0.1875,0.25,0.3125,0.4375,0.5)的能带结构、态密度、介电函数、折射率、反射谱、吸收谱、电导率和能量损失函数。计算结果表明:磷(P)掺杂导致体系晶格常数线性变小,并使得体系导带和价带发生改变,禁带宽度呈线性变化。随着掺杂浓度的增加,体系静态介电常数线性增大,吸收带边出现了明显的红移现象,并结合电子结构分析磷(P)掺杂诱发Ca2PxSi1-x体系光学性质的调控机理。再次,研究不同类型缺陷对Ca2Si电子结构的影响:缺陷导致正交相Ca2Si转变为导体;立方相Ca2Si晶格常数发生变化,并使得体系的导带和价带发生改变。最后,研究了应变调控下Ca2P0.25Si0.75的带结构、态密度介电函数、折射率、反射谱、吸收谱、电导率、能量损失函数。分析各向同性应变下Ca2P0.25Si0.75的电子结构及光学性质的调控机理,揭示应变对其电子结构及光学性质的影响机制,为Ca2P0.25Si0.75晶体的生长和性能改进提供理论依据。