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以GaN和ZnO为代表的第三代半导体材料，属于直接带隙宽禁带半导体。GaN、ZnO具有相同的晶体结构，由于其优异的光学电学特性，被广泛的应用在光电器件领域。本文基于第一性原理计算方法，在LMTO-MBJ-CPA框架下对GaN和ZnO半导体以及掺杂后的电子结构及其异质结能带偏移进行理论计算。本文主要分为三部分，其具体研究内容如下: (1)首先精确计算纤锌矿结构GaN、AlN电子结构后，研究不同浓度Al掺杂GaN合金的电子结构，得到了GaN带隙宽度随Al掺杂浓度的变化关系。计算表明随着Al元素掺杂浓度的增加，GaN晶体禁带宽度增大，并满足关系式Eg=3.43+2.3x(0≤x≤0.65),Eg=2.45+3.7x(0.65≤x≤1)。 (2)精确计算纤锌矿Ⅱ-Ⅵ半导体ZnO以及合金Zn1-xMxO(M=Mg，Cd)的带隙宽度和异质结ZnO/Zn1-xMxO的能带补偿。合金Zn1-λMgλO的带隙宽度和异质结ZnO/Zn1-xMgxO的价带补偿与导带补偿与Mg的掺杂浓度之间具有线性关系。合金Zn1-xCdxO和异质结ZnO/Zn1-xCdxO的能带补偿与Cd的掺杂浓度之间具有非线性关系。对于ZnO合金的带隙宽度，计算结果符合关系式:Eg=3.35+2.33x(Zn1-xMgxO)，Eg=3.36-2.33x+1.77x2(Zn1-xCGO)。进一步计算表明ZnO及其Mg，Cd掺杂的三元合金形成Ⅰ型异质结。带隙宽度与异质结能带偏移的计算结果与实验测量值是一致的。 (3)首先精确计算合金Be044Cd056O和ZnO带隙宽度，在此基础上计算品格匹配的两种材料构成的异质结Be044Cd056O/ZnO能带偏移。Be044Cd056O合金和ZnO的带隙宽度分别为3.59 eV和3.37 eV，Be044Cd056O/ZnO异质结的价带偏移量(VBO)和导带偏移量(CBO)分别为0.50 eV和0.28 eV。通过Be044Cd056O/ZnO异质结的投影态密度计算，显示其为Ⅱ型异质结。这些理论预测可为ZnO异质结的设计与优化提供一些理论依据。