基于密度泛函理论的第一性原理计算在研究凝聚态物质方面和材料设计方面越来越受到人们的关注,可将求解多电子问题转化为求解单电子运动方程。由此计算各类半导体材料和金属材料的结合能、晶格常数等参数,得到与实验相吻合的结果,使之成为近年来电子理论中的一项重要的成就。具有特定功能的半导体材料的理论计算及设计,是计算材料科学的一个重要研究领域。由于半导体的诸多性质取决于价带顶和导带底的电子态及其中的载流子分布,因此带隙的大小和能带极值的对称性引起了半导体材料设计者的极大兴趣。采用基于密度泛函理论的第一性原理的数值计算的方法研究N掺杂对β-SiC的各项性质可以较好的反映对结构和性质的影响。以β-SiC的晶体结构为基础,根据掺入N含量的不同,建立了SiC1-xNx(x=1/4,1/8,1/16,1/32)等四种结构并计算。结果表明,N元素的掺入使β-SiC具有了由间接带隙向直接带隙转变的趋势。分析其产生的原因可知:N的掺入使β-SiC的晶体结构对称性降低,引起布里渊区的变化,从而改变了能带结构。另一方面,由于N原子和Si原子的sp3杂化成键,N原子的剩余电子偏向于Si原子,出现的“准自由电子”状态,使费米能级进入导带内部。另外,计算结果还表明,随N掺杂的浓度的变化,电学性质和光学性质都发生了规律性变化。随x的增大,禁带宽度减小,费米能级进入导带的深度加深,吸收系数和介电函数的峰值逐渐变大并向高频移动。因此,合适的掺杂浓度是获得材料的最佳光电性能的关键。