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随着大面积焦平面器件技术的发展，要求红外材料晶片能够与读出集成电路(ROICs)热匹配。目前的Si基读出电路，在制造器件中存在生长条件对衬底的晶面要求高，在大尺寸情况下缺陷密度高等技术瓶颈。在Si基读出电路集成非晶态红外光电子材料，容易实现大面积化，而且不受形状和晶格匹配等限制，是解决大面积焦平面器件技术瓶颈的一种途径。本文基于随机无规连续网络构建了III-V族非晶半导体化合物的结构，利用了分子动力学的方法完成了对非晶Hg1-xCdxTe的建模。对非晶半导体化合物的电子态密度进行了理论计算，并研究了非晶结构中无序对电子态密度的影响。研究了非晶半导体化合物的光学性质。本文得出的主要结论和结果有：
1.理论构建的III-V族非晶半导体化合物的结构是合理和可靠的。所构建的III-V族非晶半导体化合物的结构与实验数据是一致的。在短程序上基本呈四面体结构，平均配位数接近于4。结构中都含有少量的悬挂键，在多数非晶化合物中还含有少量的浮键。所有结构中均含有错键，错键比例均达到10％的量级。非晶化合物的结构呈现了拓扑无序和化学无序的结构特点。
2.III-V族非晶半导体化合物的电子结构都具有相似的结构特征。非晶半导体化合物的电子态密的价带部分大体可以被标记为带A、带B和带C的三部分。其中带A部分的电子态密度主要来源于阴离子的s态电子，而带B主要由阳离子的s态和阴离子的p态电子组成，带C主要由原子的p态电子组成，呈现类p态电子特征。而对于三元化合物的带B来说，不同阳离子的s态电子在不同的能区内作主要的贡献。价带顶和导带底都明显地展宽，带尾态延伸到带隙中导致带隙变窄(相对于晶体结构)。
3.阴阳离子错键/悬挂键对电子态密度的影响是不嗣的。对于错键，阴离子错键主要在带A的高能端的“离子”带隙中诱导产生局域态，使价带顶呈现类施主态，在费米能级附近提供局域态。而阳离子错键主要使电子态密度在“离子”带隙中带B的低能端产生局域态，使价带顶呈现类受主特征，在费米能级附近也局域态。对于悬挂键，阳离子悬挂键的出现使电子态密度在“离子”带隙中带A的高能端出现了局域态，同时在价带顶和费米能级附近贡献局域态。而阴离子悬挂键的出现在“离子”带隙中没发现局域态，使价带顶呈现了类施主态特征，同时在费米能级附近和导带底提供局域态。澄清了在非晶半导体电子态密度深能级带A附近出现的局域态不仅是由于错键的原因，也要考虑阳离子悬挂键的影响。
4.成功通过第一性原理分子动力学模拟淬火的方法对非晶半导体Hgl-xCdxTe进行了建模。非晶Hgl-xCdxTe也具有短程四面体的结构，所有的Hgl-xCdxTe非晶结构均呈现拓扑无序和化学无序。悬挂键的含量比浮键的要大，并且比例相对较高。错键比例对于大多数组分的Hgl-xCdxTe低于10％。
5.在无序的影响下，相对于晶体结构，非晶态HgCdTe的电子态密度结构更加复杂，在深能级和费米能级附近出现大量的局域态，能隙变小。分析了非晶半导体化合物HgCdTe原子间的成键机制。发现非晶半导体化合物HgCdTe的成键电荷密度分布与晶体HgCdTe的成键电荷密度分布发生很大的变化。非晶结构的无序导致了在成键过程中阳离子原子(Hg和Cd原子)的d态电子与Te原子的p态电子的耦合增强，导致的d态电子沿键长向阳离子原子的迁移，使成键电荷聚集在阳离子周围。在非晶半导体化合物HgCdTe中，异类原子成键为极性共价键，同类原子的成键(错键)为类非极性共价键。整个网络结构为成键较弱的原子构成。
6.非晶半导体化合物的介电函数虚部，不论是非晶III-V族非晶半导体化合物还是非晶Hg1-xCdxTe，都为一个单峰。晶体光谱中与结构对称有关的跃迁峰对无序具有选择效应。即E1峰大部分在非晶态中保留，而E2峰则基本上完全消失。各种非晶半导体之所以具有相似的光学性质，原因在于他们的非晶态在短程序上基本保留了其相应晶态短程序的四面体结构。非晶态物质的结构缺陷状况影响介电函数虚部单峰峰值的分布。提出了实验上通过测量介电函数虚部推断非晶结构缺陷的方法。