纳米科技已逐渐成为当今基础和应用研究的前沿研究领域之一。一维无机纳米材料具备优异的电、光、磁学性能,可作为新一代电子器件的基本构成元件,受到了人们越来越多的关注。遴选具有特定光电性能的纳米材料来组装性能优良的微纳米电子器件已成为纳米科技发展的重要方向。本文以几种特定的一维无机纳米材料为对象,利用第一原理方法计算研究了其光电性质和物质结构之间的内在联系,并通过共掺杂等手段来调节控制电学和光学性质使其能具备我们所需要的性质。论文安排如下:第一章阐述了一维无机纳米材料的有关背景,分析了一维无机纳米材料的结构特点和有关性质。第二章研究了氧化锌、硒化锌单壁纳米管的结构稳定性、电子结构和光学性质。发现氧化锌、硒化锌的卷曲能比已被实验证实稳定存在的碳纳米管、氮化硼纳米管的卷曲能要低,这说明了氧化锌、硒化锌单壁纳米管在一定的实验条件下是可以存在的。氧化锌、硒化锌纳米管显示出和碳纳米管、氮化硼纳米管不一样的特点。氧化锌、硒化锌纳米管都是直接带隙的半导体,而且这种带隙不会随管径和螺旋度的变化而变化。不同管径和螺旋度的氧化锌、硒化锌纳米管也具有相似的光学性质。这种不随管径和螺旋度变化的光电性质可以克服需要制备特定螺旋度纳米管的困难,可更方便的应用于纳米器件。在第三章中,我们探讨了形变和掺杂对一维碳纳米材料性质的调制作用。分析了形变对有限长碳纳米管和石墨烯纳米带的锯齿型边界的电磁性质的调制作用。发现有悬挂键的锯齿型边界的磁矩会随卷曲的增大而减小:卷曲度θ_π-σ<110°时磁矩为1μB;卷曲度θ_π-σ>110°时磁矩为0.5μ_B左右。同时,当卷曲度由θ_π-σ<110°过渡到θ_π-σ>110°时,两边界之间的耦合方式由铁磁性耦合转变为反铁磁性耦合。讨论了共掺杂对双壁碳纳米管的光电性质的调制。没有掺杂的双壁碳纳米管的电子结构中,最高价带属于外管而最低导带属于内管。当施主杂质（K原子）吸附于外管壁上,受主杂质（NO₂）吸附于内管中时,此时的电子结构最高价带属于内管而最低导带属于外管。没有掺杂的双壁管价带顶到导带底的跃迁是禁戒的,掺杂后的纳米管可以使这种跃迁实现。而这种跃迁会直接引起电子空穴的分离,导致光生伏特效应。另外,施主和受主之间的电场会阻止电子空穴对的复合,从而提高了光电转换的效率。在第四章中,我们研究了氧化锌纳米线的尺寸效应和应变效应对光电性质的影响。当直径相同时,不管是纳米管还是纳米线,一维氧化锌纳米结构都是直接带隙半导体,而且具有相似的电子结构。光学性质计算中也发现直径相同的一维氧化锌纳米结构具有相似的光学性质,说明一维氧化锌纳米结构的光电性质和直径密切相关,对表面形状的依赖性不大。当直径增大时,氧化锌纳米线的带隙会逐渐降低,最后趋近于块体氧化锌的带隙。应变效应对氧化锌纳米线的光电性质影响明显。各种直径的纳米线的带隙都随应变的增大而近似线性的降低,但是小直径的纳米线的线性曲线中出现了拐点,这是因为各价带随应变的变化不一样导致的。另外,我们发现不同直径纳米线的光学性质对应变的依赖性会有所不同。对于极化平行于轴向方向时,小直径的纳米线介电函数的峰位随应变的增大出现蓝移现象,而较大直径纳米线谱线的两个主峰的位置不随应变变化。对于极化方向垂直于轴向方向时,较小直径的第一个峰不随应变变化,其它峰位都随应变的增大出现红移现象。第五章,计算了石墨烯的一维衍生结构——石墨烯纳米带和石墨烷纳米带——的光电性质。按边界形状的不同,可分为锯齿型纳米带和扶手椅型纳米。在锯齿型石墨烯纳米带能带结构中,π和π^*能带在一定的波矢范围内简并于费米能,纳米带的宽度不同简并的波矢范围有所不同。扶手椅型石墨烯纳米带是半导体,带隙随带宽的增大而振荡地减小。在光学性质方面,锯齿型石墨烯纳米带在极化方向平行于纳米带平面时,随着纳米带宽度的增加吸收峰存在着红移现象,而极化方向垂直于纳米带平面的光学性质不随带宽的变化而变化。对于扶手椅型石墨烯纳米带,平行极化方向时,光学性质随宽度的变化可分为三种类型;极化方向垂直于纳米带时,而不同宽度纳米带的光吸收峰的位置则较为相近。对于石墨烷纳米带,各种纳米带结构中碳原子是sp³杂化,和纳米带的边界形状无关,表现出和金刚石相似的光电性质。锯齿型和扶手椅型的石墨烷纳米带都是直接带隙半导体,随带宽的增大会逐渐降低最终和金刚石的带隙一致。各种石墨烷纳米带的光学性质都和石墨烷的光学性质相似。当极化方向垂直于纳米带平面时,各纳米带介电函数谱线在7eV和13eV附近有两个吸收峰。当极化方向平行于纳米带平面时,各纳米带介电函数谱线在12eV有一主峰。石墨烷纳米带和石墨烯纳米带不一样,它的光电性质都和石墨烷相似,和纳米带边界形状无关。第六章是本论文的总结和对未来工作的展望。