作为一种传统的热电材料,Bi₂Se₃是目前为止发现的带隙最大的拓扑绝缘体（其带隙约为0.3eV）,在无能耗电子器件和量子计算上有着广泛的潜在应用。但未掺杂的Bi₂Se₃是n-型材料。无论作为热电材料,还是作为拓扑绝缘体应用,都有必要对Bi₂Se₃的p-型掺杂进行深入研究。本文采用第一性原理的方法研究了Bi₂Se₃的电子结构、本征缺陷及Ca和Mg的掺杂作用。重点对p-型掺杂效果及实现进行了系统分析,并采用熔融法制备了Bi₂Se₃及Mg掺杂Bi₂Se₃材料。首先,利用QUANTUM-ESPRESSO软件包,在对库伦场中全电子轨道波函数分析的基础上,生成了Mg、Se、Bi的模守恒赝势。在生成赝势时,Mg、Se、Bi参考组态分别为[Ne]3s²、[Ar]3d¹⁰4s²4p⁴、[Xe]4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p³,仅将最外层电子作为价电子,所用的交换关联能为PW91型局域密度近似或PBE型局域密度近似。Mg、Se、Bi的单质和化合物的晶格晶胞参数和能带计算结果表明,所生成的Mg、Se赝势具有较高精度;Bi的5d电子对计算结果有较大影响。其次,我们计算了Bi₂Se₃的本征缺陷形成能,研究结果表明:反位缺陷BiSe不可能形成;而Se_Bi的形成能为负,Se空位形成能为0.057Ry,这说明自然生长所得Bi₂Se₃的n型特征是由Se_Bi和V_Se共同产生的。而实验制得的Bi₂Se₃中Bi含量偏高,因此,材料中还应含有大量的Bi的面缺陷。然后,我们研究了Ca、Mg对Bi₂Se₃的掺杂的效果。计算了Ca、Mg取代Bi、Se的替位式缺陷X_Bi^q、X_Se^q （X:Ca,Mg; q=0,-1,-2）的形成能以及Ca、Mg掺入在五原子层的层间间隙的形成能,研究得到X_Bi^q（X:Ca,Mg; q=0,-1,-2）的形成能小于-1.8Ry,而其它缺陷形成能均大于零,这一结果表明Ca、Mg能对Bi₂Se₃实现p型掺杂。进一步比较Ca、Mg的各缺陷形成能的大小,我们发现Ca的掺杂效果要好于Mg的掺杂效果。最后,我们采用熔融法尝试制备了Mg掺杂的Bi₂Se₃材料Bi₂-_xMg_xSe₃（x=0,0.05）,发现熔融法制备Bi₂Se₃晶体时,石英管轴向温度梯度可以提高样品中Se含量。采用一定方法,从样品中分离出了一些具有层状结构的薄片,经X射线衍射分析这些薄片没有完好结晶形成单晶,进一步的工艺优化及其后续研究工作可以更加深入地展开。