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本文主要是采用基于密度泛函理论（DFT）和应用广义梯度近似的精确的全电势线性缀加平面波（FPLAPW）方法，对一些半导体材料和热电材料的电子结构与光学性质进行了从头计算，从电子结构和光学特性方面揭示这些材料的特征，研究了半导体材料和热电材料的性质、晶体结构、电子结构和光学性质的关系。主要概括为以下几个方面：
1）介绍了半导体材料和热电材料的研究背景，研究的基本理论和第一性原理研究。简要介绍了密度泛函理论的基本框架和其发展过程以及对密度泛函理论的各种修正和扩充。并对一些基于密度泛函理论的常用软件包，对WIEN2K软件，尤其是它的适用性，优点和主要运行步骤，作了相应的介绍。
2）详细地研究了半导体BaSi2和霰石（CaCO3）的电子结构和光学性质。本文利用全电势线性缀加平面波法对半导体BaSi2电子结构和线性光学特性已经给出了更加详细的第一性原理计算，计算得到一个能量为1.0918eV间接带隙，并发现了在价带和导带之间的杂化主要发生在Ba原子的4d 态和Si原子的3p态，在钡和硅之间的化学键被认为是离子键。分析了介电函数的实部和虚部的各向异性，对介电函数的虚部分析解释了不同跃迁峰的贡献。计算了霰石（CaCO3）的电子结构和光学性质。分析了电子能带结构，总态密度和分态密度，包括光学特性，结果发现，霰石（CaCO3）是一种具有直接带隙4.29119eV的化合物，在这种化合物中，C原子的2s态和O原子的2s态杂化形成了[CO3]2-离子，进一步解释了介电函数虚部不同峰的形成原因，最后讨论了不同的光学特性。几乎没有发现任何理论和实验对CaCO3电子结构和光学性质的研究结果，计算结果将弥补了对该材料研究的缺乏和不足。
3）以填充方钴矿化合物CeFe4P12和ThFe4P12为例研究了热电材料的电子结构和光学性质，对它们的电子结构和光学性质给出了更具体的第一性原理计算，从而得到一个间接带隙为413.4 meV(413 meV)，因此，它们属于同种结构的弱金属化合物。阴离子[Fe4P12]3-群主要来自于铁原子3d 轨道和磷原子3p 轨道。与最近实验结果相比较，计算结果与实验反射率谱和ε1(ω)谱线取得了很好的一致。另外对介电函数虚部上的每个跃迁峰进行了分析。最后，讨论了这两种化合物的各种光学特性。