等离子体显示器(PDP)介质保护层材料性能的改善是提高PDP性能的一个关键因素。MgO薄膜作为PDP的传统介质保护层材料,其结构、特性参数等直接影响到PDP的显示效果以及器件性能和质量。如何改善和提高MgO薄膜的性能受到国内外学者的广泛关注和研究。目前对MgO介质保护层的理论研究主要集中于体结构,关于表面结构的模拟计算很少,但MgO表面结构具有重要的研究价值,因为实际MgO薄膜制备时会出现一定的结晶取向,而不同取向具有不同的能带结构。本文采用第一性原理研究了MgO不同晶面取向表面结构的电子特性,通过计算相应的能带结构、态密度以及电荷分布,从整体上分析各表面的性质以及掺杂、空缺对表面结构的影响。首先,计算了(100)面、(110)面、(111)面和氢化(111)面的电子结构,在分析其能带结构、态密度分布的基础上,利用二次电子发射系数近似公式估算了四种表面的Y值。结果表明,氢化(111)表面有最大的二次电子发射系数,尤其是Xe+轰击表面时仍有二次电子发射。氢化(111)面理论上可作为在高Xe、高气压工作气体下的PDP介质保护层材料优选取向。结合激子概念,计算了(100)面和(110)面的激子光谱,发现考虑电子空穴对作用后的吸收光谱在低能段会出现一些新的吸收峰,所有这些峰值都会伴随激子的作用。其次,研究了MgO各理想表面以及含V色心、F色心的空缺表面电子结构的变化情况。研究结果表明MgO表面可以通过形成F色心在导带和价带之间引入缺陷能级,从而减小电子激发所需能量,提高二次电子发射系数,进而降低采用高Xe工作气体的PDP放电单元的工作电压。论文详细研究了掺CaO、SiO和ZnO对MgO表面电子结构特性和二次电子发射的影响,发现用碱金属材料CaO、SiO或小禁带宽度氧化物ZnO来掺杂MgO表面,均能降低禁带宽度,使高Xe浓度、低工作电压的PDP成为可能。最后,尝试对双层材料结构进行相关的研究。结果表明,双层结构能显著减小禁带宽度,同时双层结构形成的界面对整个体系的应变和能带结构有重要影响,界面处会有较多的电子空穴堆积,电子跃迁更容易,有利于二次电子发射。