氧化铟（In2O3）作为一种透明导电氧化物（TCO,Transparent conducting oxide）材料,由于其优异的透明导电性能和气敏性能,已经在太阳能电池、液晶显示屏、气体传感器以及催化剂等领域得到了广泛的应用。基于第一性原理方法,本文研究了 In2O3体系中的四种本征缺陷（氧空位VO、铟空位VIn、氧间隙Oi、铟间隙Ini）,探讨了多氧空位在非化学计量比的晶体中的分布,并对双氧空位间的相互作用展开了深入分析,研究成果如下:1.In2O3晶体的电子结构。我们使用了 GGA-PBE和DFT-1/2两种方法分别计算了In2O3完美晶体的分波态密度图（Partial Density of States,PDOS）和能带结构,并比较了两种方法对于结果的异同之处。研究发现,两种方法得出的PDOS图均显示价带顶（Valence Band Maximum,VBM）附近能带主要源自氧原子的2p轨道和铟原子4d轨道贡献,而导带底（Conduction Band Minimum,CBM）附近能带主要来自氧原子的2p轨道和铟原子5s轨道贡献,导带中呈现出明显地sp杂化现象,为自由载流子提供了有效的三维运输路径;从能带图中可以看出,VBM和CBM均位于倒空间的Γ点,PBE方法得出的带隙为1.06 eV,DFT-1/2方法得出的带隙值为3.20 eV,后者与实验上测得的带隙值（～2.90 eV）更为接近。2.In2O3体系中的四种本征缺陷。我们选用了具有480个原子的In2O3超胞来研究本征缺陷,以减弱由于晶体周期性边界条件导致的缺陷间的相互作用。通过第一性原理方法分别计算了在贫氧和富氧两种条件下各个缺陷不同缺陷态的形成能,并绘制了形成能随费米能级位置的变化。计算结果表明,贫氧情况下,VO的（+2/0）转换能级接近CBM,并且具有较小的形成能,可以确定VO是In2O3中主要的缺陷,并且表现为浅施主行为,是使In2O3呈n型导电的主要原因,和实验上氧空位缺陷浓度大约为1%的情况相符;当费米能级接近VBM时,VO和Ini的形成能为负值,意味着这两个施主缺陷可以作为补偿中心,抑制受主掺杂,这也是In2O3中很难实现p型掺杂的主要原因。3.不同体积超胞中单氧空位形成能。通过结构搜索,我们将In2O3原胞扩胞成了 6种不同体积的超胞,并计算这6种超胞中单氧空位的形成能,探究了氧空位浓度对形成能的影响。计算结果表明,随着超胞体积的增大,VO形成能越低,最后趋于收敛,说明在超大胞中VO间的相互作用基本可以忽略了。这一结果也证明了选择480个原子的In2O3超胞来探究本征缺陷的合理性。同时,为了阐述VO的引入导致的结构局域畸变,我们还比较了结构优化前后In-O键长的变化。离VO越近的In原子,其键长改变量越大,说明VO的引入会对邻近的原子影响较大。4.In2O3中双氧空位的分布。通过结构识别方法,我们搜索出了 80、160个原子超胞中所有可能的双氧空位结构,并且计算了这些结构中双氧空位的平均形成能,探讨了空位间距离对结构稳定性的影响。研究发现,在三种超胞中均呈现相同的规律:当空位间距离小于4.40 （?）时,两个氧空位共享同一个近邻In原子,形成能总体上随着距离的增大而增大,空位间表现出相互吸引的作用;当空位间距离大于4.40 （?）时,两个氧空位不附着于同一个近邻In原子,形成能随着距离的增大而减小最后趋于收敛,空位间表现出相互排斥的作用。其中,形成能最小和最大值出现在距离为2.97 （?）和4.17 （?）的结构。在距离小于4.40 （?）的结构中,对于形成能较小的体系,费米能级贴近CBM,对In2O3的n型导电特性起到积极作用。另外,我们还分析了由氧空位对的引入对体系产生的局域结构畸变,这里主要关注空位对附近In原子与近邻O原子间的In-O键长变化。数据表明,形成能较小的结构中,键长缩短且变化值较大,这证明了空位对的引入可以显著地增强其结构稳定性。5.In2O3中多氧空位的分布预测。根据双氧空位的形成能与距离的关系,我们提出了一种两体相互作用模型,通过已知的数据拟合得到480个原子超胞中双氧空位形成能随距离变化的函数关系。我们进一步估算三氧空位的平均形成能,并且发现480个原子超胞中同一个In原子上出现第三个氧空位是不稳定的。