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氧化锌(ZnO)是一种典型的IIB一VIA族宽禁带(Eg=3.37 eV)直接带隙化合物半导体材料，具有良好的透明导电性、压电性、光电性、敏感性等，其在陶瓷、传感器与执行器、光催化和光电子器件上都有重要的应用。本文基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法，计算ZnO高压下不同原子组态相关的赝势总能、能带结构、电子态密度和相关的力学和光学性质。在研究ZnO处于纤锌矿(B4)、闪锌矿(B3)、岩盐(B1)及氯化铯(B2)等相关原子组态稳定性的基础之上，主要对ZnO的B4→B1高压相变机制进行分析。对可能的六方和四方亚稳相性质作了系统的研究。本研究内容及结果如下：
⑴计算了B4、B3、B1及B2相的平衡结构参数、弹性系数、体模量、相转变压强，并进行了相稳定性的分析。从能量上看，基态时各相的稳定性排列顺序为：B4>B3>B1>B2，其中B4、B3、B1相满足力学稳定性标准而B2相为不稳定结构。
⑵研究了各向同性高压情况下B4-ZnO相稳定性的变化，同时计算了B4相到六方和四方亚稳相的相转变压强，焓压关系说明等静压情况下B4相分别到六方和四方亚稳相的相变压强高于B4相到B1相的相转变压强，说明随着压强的增加四方和六方相均不可能是先于B1之前出现的亚稳相。进一步计算了各向异性单轴应变对B4结构相稳定性的影响，结构参数说明(0001)方向施加压强到9GPa左右时，发生了B4相到六方亚稳相的转变。
⑶计算了B4、B3、B1相的能带结构和态密度等电子结构信息，能带色散ε(-k)关系说明B4相和B3相是直接带隙半导体，B1相是间接带隙半导体。压强对B4相的电子结构的影响表明随着压强的增大，价带向低能方向移动而导带向高能方向移动，带隙增大。进一步研究了外压调制对B4相光学性质的影响，计算的介电谱特征峰和光吸收峰随着压强的增大，都向高能方向移动。
⑷计算四方亚稳相晶胞总能量随几何结构参数的变化，得到了这种亚稳结构的平衡体积、键长等几何结构参数，同时对相应稳态的电子结构、光学性质进行了系统研究。计算证明四方亚稳相满足力学稳定性标准，理论预测四方亚稳相是间接带隙半导体材料。压强对四方亚稳相的电子结构和光学性质的影响，说明带隙随着压强的增大而增大，且介电峰和吸收峰随着压强的增大向高能方向偏移。
⑸计算了六方亚稳相的结构参数、弹性系数、体模量，能带和态密度。六方亚稳相满足力学稳定性。与B4相类似，六方亚稳相是直接带隙半导体，带隙随着压强的增大而增大，且压强的增大将导致介电峰和吸收峰发生在能量较高的区域。