随着科技的飞速发展,人们对电子器件材料的更新和优化愈加重视。由于同时具有透明性及导电性的独特性能,透明导电材料在光电器件领域有着广泛的应用。宽禁带半导体具有高透光率,可以作为透明导电材料的母体材料。寻求价格低廉且性能优异的n型和p型透明导电材料是目前的研究热点。与传统的宽带隙半导体相比,ZnGa2O4是一种新兴的、具有多功能应用的宽带隙半导体,具有十分出众的光电性能;SrSnO3是一种钙钛矿结构的宽带隙半导体,透明性高且价格低廉;而Cu基宽禁带半导体材料已在p型透明导电材料崭露头角,CuBSe2是近年来报道的一类宽禁带半导体材料。本文中,我们针对这三种不同的三元宽带隙半导体,进行了基于透明导电材料的第一性原理研究,旨在认识其电子结构和光电性能,并对提高电导的掺杂元素进行了筛选。具体内容如下:1、对ZnGa2O4的电子结构以及ZnGa2O4中的本征缺陷和不同杂质元素分别掺杂Zn、Ga、O元素的缺陷形成能进行了计算。计算结果表明ZnGa2O4是一种宽带隙半导体,具有良好的透光性。通过对缺陷形成能的计算,发现在富金属贫氧条件下,本征缺陷GaZn是n型电导率的主要来源。而杂质元素In、Si和F分别掺杂Zn、Ga、O元素具有较浅的过渡能级和较低的缺陷形成能。通过对带边能量位置的研究,发现ZnGa2O4的CBM能量位置比较低,容易实现n型掺杂。因此,建议ZnGa2O4作为n型透明导电材料。2、计算了SrSnO3的电子结构,本征缺陷以及外界掺杂的缺陷形成能。计算结果表明,SrSnO3是一种宽带隙半导体,具有良好的透明性;通过缺陷形成能的计算,发现在富金属贫氧条件下,Sb、As掺杂SrSnO3可以促进n型电导率;通过带边能量位置的计算,发现SrSnO3的VBM能量位于-7.5e V处,CBM的能量位于-4 e V处,其CBM能量位置较低易于n型掺杂。因此,SrSnO3是一种非常有前途的n型透明导电材料候选者。3、计算了CuBSe2的电子结构,分析了CuBSe2中替位、空位和填隙三种本征点缺陷的缺陷形成能,同时计算了Be、Mg、Ca、Sr、Ba以及Zn这六中元素分别在CuBSe2中对Cu元素和B元素进行掺杂的缺陷形成能。计算结果表明,CuBSe2是一种本征p型半导体,本征电导率来源于VCu,Zn掺杂CuBSe2具有浅的过渡能级,可以促进p型电导率。带边能量位置计算表明CuBSe2具有高的价带顶,VBM能量为-5.07 e V,易于p型掺杂。因此,我们认为CuBSe2可以作为良好的p型透明导电材料。通过对以上三种宽禁带半导体材料的具体研究,发现在宽带隙半导体中,价带顶较高的半导体容易实现p型掺杂,导带底较低更容易n型掺杂。而宽禁带半导体材料由于其较宽的带隙,不能同时拥有低的导带底和高的价带顶,不能对其同时实现n型及p型掺杂。本文进一步阐述了带边能量位置对设计n型和p型透明导电材料的重要性。