铁电材料具有压电、电光、声光、光折变和非线性光学等效应，是一种应用十分广泛的功能材料。铁电体的理论研究对铁电材料的应用具有重要的指导作用。早期研究铁电体的理论模型很多，包括朗道理论、赝自旋模型和晶格动力学模型，这些研究使人们深入了解铁电性产生机制的同时，也对铁电材料的应用起了很大的推动作用。随着密度泛函理论和计算机技术的发展，第一性原理的计算方法成为了研究铁电体(尤其是关于钙钛矿氧化物)的一种常规方法。起初，第一性原理方法主要是用于块状铁电材料的研究，近几年已扩展到复杂铁电体系(如固溶体、超晶格和掺杂体系等)，并取得了与实验符合的结果。 本文运用第一性原理方法研究了Ba0.5Sr0.5TiO3、静水压下SrTiO3和SrZrO3的电子结构和光学性质。我们的计算工具是基于密度泛函理论的CASTEP软件。 论文的主要内容如下： (1)计算了固溶体Ba0.5Sr0.5TiO3的晶格常数、能带结构、态密度、键布居、电荷密度分布和光学性质。结果表明，导带和价带都与钛原子3d轨道和氧原子2p轨道有关，其中，导带主要由钛原子的3d轨道贡献，价带主要由氧原子的2p轨道贡献；Ti原子与O原子之间形成共价键。Ba0.5Sr0.5TiO3的带隙是间接带隙，带隙宽度为3.2eV。Ba0.5Sr0.5TiO3系统的介电函数虚部在5.4eV、8.7eV、20.9eV和23.5eV附近存在峰值，吸收系数可达105 cm-1量级，且吸收主要集中在低能区；能量损耗峰值位于13.8eV附近；折射率n(0)=2.1，这些结果都与实验符合。 (2)计算了静水压下SrTiO3和SrZrO3的晶格常数、体变模量、能带结构、态密度和介电函数。结果表明，两系统的能带结构相似，价带都主要来自于O2p态的贡献，价带顶都在R点；导带则分别由Ti3d和Zr4d态贡献，导带底都在G点，均为间接带隙绝缘体。SrZrO3比SrTiO3的带隙大，带的宽度小，这归因于Ti原子和O原子之间比Zr原子和O原子之间具有更强的共价性，而且在导带上部，Zr4d态和Sr5s态的杂化作用比Ti3d态和Sr5s态的杂化作用更强。随着压力的增大，两系统的晶格常数单调减小；带隙单调增加；SrTiO3的吸收主峰降低，SrZrO3的吸收主峰升高，并向高能区有近乎相同的移动；SrTiO3的介电函数缓慢下降，而SrZrO3的介电函数则几乎不变。计算结果与实验和其它理论结果一致。