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中间带半导体是指通过在半导体的禁带中引入一个半满的中间带，从而可以吸收能量低于带隙的光子，扩展长波方向的光吸收，改变材料的光电特性。氧化亚铜(Cu2O)是直接带隙的氧化物半导体，对太阳光有很好的吸收能力，其禁带宽度为2.1eV，接近理论上所要求的中间带半导体带隙最佳值(Eg=1.95 eV)，且无毒，无污染，地球上铜的储量丰富，是极具潜力的太阳电池材料。本文采用实验和理论模拟相结合的方法，对纯Cu2O以及掺杂后材料的光电特性进行了研究，并对掺杂后的Cu2O作为中间带吸收材料的可行性进行了分析，主要内容包括: (1)采用第一性原理中的GGA+Ud+Up方法计算纯Cu2O的能带结构、态密度。参数优化的结果表明当Cu3d的Ud=8.5，O2p的Up=8时，Eg=2.04eV，与实验值2.1eV较吻合。 (2)计算研究了过渡金属元素(Fe、Co、Ni、Zn)、非金属元素(N、Cl、F)掺杂对Cu2O几何结构、形成能的影响。计算结果表明掺杂后体系的晶格参数变化不大。阴离子掺杂比阳离子掺杂形成能小，体系更稳定。 (3)研究了Fe、Co、Ni、Zn、N、Cl、F掺杂对Cu2O光电特性的影响，包括能带结构、态密度、光吸收等。掺Fe后，在Cu2O的带隙内形成了一条半满的中间带，掺Co后形成一条满带和一条半满带，掺Ni后在Cu2O的带隙内形成了两条满的中间带。而Zn、Cl和F掺杂后，费米能级则进入了导带中，在Cu2O中起到n型掺杂的作用。掺N后，在带隙内出现了较宽的半满中间带，带宽约0.52eV。通过分析掺杂前后体系的PDOS和吸收系数谱发现，由于Fe、Co、Ni掺杂形成的中间带较窄，对吸收曲线的影响不明显，而N掺杂后在Cu2O的禁带中约1.2eV处出现了比较明显的吸收峰，对应价带到中间带的电子跃迁。 (4)实验方面本文分别采用高温热氧化铜片方法和低温热氧化铜膜的方法制备出高质量的Cu2O体材料和薄膜材料，然后通过结合离子注入和热退火方法实现过渡金属或非金属元素的掺杂。由于注入层太浅，Cu2O体材料中未发现明显的低于带隙的光子吸收，仅在N的注入剂量为2×16cm-2时，样品的透射谱中发现有两个较宽的透射谷。而薄膜样品的吸收系数谱显示N离子注入剂量为5×1016cm-2时，在Cu2O禁带中约为1.7eV处有吸收峰出现，该吸收峰可能与样品中形成了中间带有关。