铝酸锂在自然界中有三种晶型,分别是:α-Li Al O2、β-Li Al O2和γ-Li Al O2。其中四方晶系的γ-Li Al O2（LAO）晶体因其稳定的化学性能、良好的热性能和光学性质成为应用广泛的材料。本文通过第一性原理比较系统地模拟计算了完整和含缺陷的LAO晶体的电子结构、缺陷形成能及缺陷光谱等性质。在确定形成稳定的LAO晶体各组成元素的化学势范围基础上,对本征点缺陷和Cu缺陷的缺陷形成能进行了比较系统的分析。论文的第一部分介绍了LAO晶体的性质、应用背景及本文研究内容等。论文第二部分介绍了密度泛函理论、缺陷相关计算理论以及本文使用的计算软件。论文第三部分,使用密度泛函理论计算了完整的LAO晶体的电子结构,针对密度泛函理论方法严重低估禁带宽度的问题,本文采用HSE方法计算得到比较准确的禁带宽度,结合Alkauskas方法修正带边问题,得到比较精确的缺陷转化能级。论文第四部分,采用FNV方法消除因周期性边界条件而人为引入的带电缺陷与其镜像之间的虚假库仑作用,从而得到比较精确的缺陷形成能。并基于HSE带边修正和FNV修正后的缺陷形成能得到比较准确的缺陷转化能级。最后基于位型坐标图对光学跃迁机制进行了分析。论文第五部分,在得到比较准确的缺陷转化能级的基础上,考虑了声子与电子的耦合作用计算得到比较准确的吸收和发射归一化光谱线形图。计算结果与实验值基本吻合。本文理论上验证了4.5和5.25e V的吸收峰起源于F心和F+心,3.02e V的发射峰归为F心。而LAO晶体未知来源的4.06 e V的发射峰,我们证实其由V,Li心引起。此外,我们预测3.84、2.41、1.05、0.83、2.17、3.47和1.25e V的发射峰分别起源于F+、O,i、O,i,、V,A,,l、V,A,l、V,Al和(VLi-VO)×心,而4.01、3.37、4.41、1.52、2.85、4.02和4.40e V的吸收峰分别属于O,i、O,i,、V,Li、V,A,,l、V,A,l、V,Al和(VLi-VO)×心。论文第六部分讨论了掺杂Cu后的OSL（Optical stimulated luminescence,光释光）响应。结果显示,孤立的Cu Li缺陷会有很强的OSL响应,峰值位于359nm,这一结果与实验值基本吻合。对于缺陷对Cu Li-VLi,本文发现其没有明显OSL响应,反而会在OSL响应有效的区间（300-400nm）有强吸收（379nm）。此外,针对OSL来源问题,本文从态密度的角度验证了OSL响应是由Cu替代Li位后的内层电子(3d~94s~1→3d10)跃迁引起的。为了解决掺杂Cu离子后如何使LAO晶体的OSL响应最优化,在论文第七部分讨论了不同氛围下本征点缺陷和Cu缺陷的缺陷形成能随费米能级的变化关系。由于费米能级是由晶体的电中性来确定的,因此结合Cu缺陷和本征点缺陷的电中性条件确定了不同氛围下费米能级的位置。基于不同氛围对应的费米能级,详细分析不同氛围下Cu优先占据的位置。在缺氧条件下,独立缺陷Cu Li的浓度将会达到最大。论文最后一部分为全文总结。