半导体锗在被发现后的很长时间内都没有引起人们的重视,这是由于当时发现的含锗矿物很少,并且锗及其化合物的提纯制备在当时较为困难。在上世纪四五十年代,无线电技术快速发展,很快无线电技术可以被应用于较短的波长区段。但是当时被广泛应用的真空管却不能够用于这个区段的波长,促使人们对晶体管进行研究,从此锗冶金技术得到飞速发展,锗的性质也开始被广泛研究。由于锗的高电子迁移率、高频率和高强度,因此锗被广泛应用于高频、远红外、航天航空等军事领域。目前对锗的研究报告有很多,大致上主要有以下几种方法:通过控制各方向上锗的原子层数来改变锗的光学增益情况;通过调节各方向上应变压力的大小来改变锗的间接—直接带的关系;通过对锗少量掺杂硅来改变其介电函数和吸收系数等光学性质。本文对半导体锗进行多种浓度的N型掺杂,掺杂浓度分别为1.563%、2.083%和3.125%,掺杂的元素分别是磷和铋。本文采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理计算研究掺杂后体系的电子态密度和光学性质,并计算剖析了掺杂前后的电子态密度和光学性质。从结论中可以看出,在磷、铋掺杂后,体系的费米能级会向高能方向漂移。介电函数、折射率以及吸收系数在入射光子能量较低的范围内受到较大影响,但是消光系数和吸收系数在入射光子能量较大的时候会受到影响。掺杂会使得反射率在全部能量区间都受到影响,其中只在中能量区间范围内变大,其余两个能量区间内减小。掺杂浓度越高,能量损耗函数会在更高能量处形成更小的峰值。从这些结论中能够得出对锗光学应用的一些意见,并且也能够根据结论更有针对性的研究掺杂浓度和能量大小对光学应用的影响。