在现代工业的各个领域之中,功能材料已经得到了非常广泛的应用,新型多功能材料的设计与合成是当今材料科学的前沿研究热点之一。本文采用基于粒子群优化算法的晶体结构预测技术,寻找新型氮化物功能材料。通过密度泛函理论结合第一性原理计算方法,对寻找到的新型材料的物理性质进行计算,研究了稳定的晶体材料在不同的压力下的力学性质、电子性质和光学性质等。为进一步的研究或实验合成提供了理论支撑。本文主要研究成果如下:1.提出了新型高能量密度叠氮化物HeN₃在不同压力下的共五种稳定的晶体结构,分别为:300 GPa下压力的C2/m-I-HeN₃、200 GPa压力下的P21/c-HeN₃和R-3c-HeN₃、100 GPa压力下的R-3m-HeN₃和40 GPa压力下的C2/m-II-HeN₃。所有的结构都表现出半导体性质。相变计算得出C2/m-II-HeN₃在40 GPa到98 GPa之间为最稳定的结构;R-3m-HeN₃在98GPa到300 GPa之间为最稳定的结构。在R-3m-HeN₃中存在着类似苯环的‘N6’环,在‘N6’环中,所有的N原子都是以氮氮单键N-N相连接,由于在氮氮单键N-N（40kcal/mol）和氮氮三键N≡N（225 kcal/mol）之间存在着非常大的能量差值,R-3m-HeN₃分解形成氮气N₂时会释放出大量的能量,这表明R-3m-HeN₃可能是一种潜在的高能量密度材料。2.提出了一种新型过渡金属氮化物MoN₆。MoN₆在0 GPa、50 GPa和100 GPa压力下的结构Im-3m-MoN₆、R-3m-MoN₆和Pm-3-MoN₆都具有力学稳定性和动力学稳定性。MoN₆在压力为50 GPa到100 GPa之间会发生相变,由R-3m-MoN₆转变到Pm-3-MoN₆。在R-3m-MoN₆的结构中,同样存在一种类似苯环的‘N6’环,和R-3m-HeN₃类似,所以MoN₆可能成为潜在的高能量密度材料。MoN₆的弹性性质计算结果表明随着压力增加,MoN₆的抗形变能力和硬度会增强,MoN₆的泊松比和能带结构计算结果表明MoN₆为金属材料。3.对K₄磷在压力和应变下的性质进行了研究。确定了K₄磷在各向同性压力下的力学稳定性和动态稳定性可以达到7 GPa。K₄磷的理想拉伸强度为8.5 GPa,应变为0.3。通过计算弹性常数研究了K₄磷的力学性质。计算弹性各向异性结果表明,K₄磷的各向异性随着压力的增加而增大。K₄磷的密度随着压力的增加而增大。随着压力从0 GPa到7 GPa,平均声速降低11.36%,德拜温度降低7.34%,从而得出K₄磷的共价键强度随着压力的增加而减弱。从能带结构图中可以看出,K₄磷为间接半导体。通过对压力和应变对K₄磷带隙变化的研究,可以得出无论K₄磷是加压还是应变,带隙都会变小。通过研究K₄磷的光吸收能力,可以得出K₄磷的所有强吸收系数均在可见光范围内。因此,K₄磷对可见光具有较好的吸收能力,本文对K₄磷的研究扩展了可见光区域光电材料的研究范围,为寻找新型光电材料提供了理论依据。