MgO材料因其在等离子体显示器件、深紫外光电器件领域和量子点领域的应用价值,受到广泛关注。本文基于密度泛函理论和GW方法研究了MgO材料及其掺杂合金Mg^1-xZn_xO、 Mg^1-xCa_xO、Mg^1-xSr_xO和Mg^1-xSc_xO的电子结构。在此基础上采用Bethe-Salpeter方程研究了其光学性质,如激子光谱和激子跃迁。同时,还研究了这些掺杂材料作为PDP介质保护层,其二次电子发射系数的变化情况。研究结果表明,掺杂可有效调制MgO的带宽。在MgO中掺杂小禁带半导体材料如ZnO、CaO和SrO会使带宽随着掺杂浓度的增大而逐渐降低；掺杂ScO会引入杂质能级,使得带宽降低,并且合金表现出铁磁性。带宽降低和杂质能级的引入对于MgO材料在等离子体显示器件中的应用非常有利,可提高MgO薄膜的二次电子发射系数,进而提高离子体显示板的放电效率。此外增加外加电场也可改变其禁带宽度,在外加电场作用下,导带随着电场强度增加向低能端移动,禁带宽度变小。但是PDP中电场强度较低,对MgO带宽影响很小。激子光谱计算结果发现,考虑电子空穴对相互作用的GW+BSE方法得到的谱线更加接近于实验值,可以更加精确描述晶体的光学性质。掺杂合金Mg^1-xA_xO的激子光谱谱线随着掺杂浓度增大而逐渐红移。当掺杂浓度从0增加到0.5时,Mg^1-xZn_xO的激子光谱中第一个激子峰从5.75eV红移到3.23eV。当掺杂浓度从0变化到0.25时,Mg^1-xCa_xO激子光谱中第一个激子峰从5.75eV红移到4.82eV处；Mg^1-xSr_xO激子光谱中第一个激子峰红移到4.42eV处。相同掺杂浓度下掺杂杂质不同,红移程度不同。当掺杂浓度为0.125,杂质分别为Zn、Sr、Ca时,第一个激子峰能量分别红移到4.67eV、4.82eV、5.12eV处。此外,随着掺杂浓度增大,合金激子半径增加,激子束缚能逐渐降低。激子峰值处伴随着激子带间跃迁和激子相互作用。采用的氢原子模型提供另一种低耗计算资源的束缚能计算方法。