材料中的缺陷行为及其对宿主物理性质的影响是一个具有现实意义和广泛应用价值的重要课题,因而一直是理论和实验研究的热点。本工作采用第一性原理方法较为系统地研究了不同外界条件下的两类典型缺陷体系:金属Nb掺杂氢氦体系和B-C-N超硬多功能材料的缺陷和杂质效应。论文主要包括:掺氢金属铌体系的晶格畸变、电子结构、光学特性和氢原子的绝热晶格动力学行为和压力效应,以及有限温度和压力下氦原子的凝聚机制;提出了一种计算金属晶体弹性性质的方法;预言了两种具有导电性质的立方相超硬B-C-N三元晶体,并且研究了相应的电子结构、基本力学特性和晶格动力学特性;提出了定体焓分析方法,并研究了BCN体系的稳定性与合成的可行性问题,研究了B-C-N体系中的杂质问题。具体的研究工作如下:（一）在1:1,1:2和1:16的浓度下,研究了氢原子在金属铌中的电子结构、宿主晶格响应和氢原子的晶格动力学行为,提出了一种NbH的新结构,对文献报导的低位能带（lower lying band）的成因进行了进一步阐释;采用位置试探的方法,在第一性原理的框架下得到了氢原子在Nb中感受到的周期势场,通过求解氢原子的Schr（o|¨）dinger方程,得到了氢原子量子行为的较为精确表述;采用分子动力学方法在有限温度和压力下,研究了氢、氦动力学效应对宿主金属的影响及其差异性。证明了氦泡形成的局域密度和压力相关性。（二）研究了β-C₃N₄体系的本征缺陷和杂质效应。证明在Ga间隙掺杂下,宽带隙中生成丰富的杂质能级,导致体系在可见光的广谱范围内的光学吸收和发射。（三）研究了多种典型的B-C-N超硬材料体系的力学特性和晶格动力学稳定性,预言了B₃CN₄和B₃C₄N两种具有导电性的BCN三元立方相材料,研究了高压超硬相B₃CN₄体系中的杂质行为。（1）提出了一种基于基本晶格振动模式下的定体焓分析方法,用以研究闪锌矿晶体的宏观稳定性及其合成的可能性,并且藉以给出材料合成压力。研究结果显示,8原子单胞描述下Zinc-blende结构的基本晶格振动模式中,呼吸模式A₁对外界压力的响应最为显著,导致该模式下体系的定体焓（constant volume enthalphy,CVE）变化剧烈。在宽广的压力范围内,金刚石、立方氮化硼晶体的CVE极小点与总能（total energy,ETOT）极小一致,表明体系是稳定的,并且其实验合成的成功具有其热动力学意义上的合理性。（2）证明了B₃CN₄在压力为～80GPa到～120GPa的范围内ETOT和CVE极小所对应的位形一致性,表明该结构在该压力区间内是稳定的,并且能够合成;B₃C₄N稳定于25～45GPa范围内,且其切变模量过小。（3）常压条件下两种BC₂N材料（BC₂N-1和BC₂N-2）的某些振动模式对CVE影响显著,且其极小与ETOT的极小值大幅度偏离,而且原子按照基本振动模的集体移动显示,平衡位形是总能的鞍点,这些证据表明BC₂N-1和BC₂N-2可能是不稳定结构。（4）研究了高压条件下B₃CN₄体系的杂质模型,结果表明金属性替位掺杂将产生多个浅层受主能级,而金属间隙原子形成三条深层杂质能级（带）。三元体系及其杂质相呈现金属性低频高反射。（四）作为材料物性研究的补充,系统地研究了晶格振动动力学和弹性力学量之间的关系,提出了利用Christoffel长波动力学矩阵,通过在倒易空间单位球内求解本征值,籍以判定材料力学稳定性的一般方法;提出了从动力学矩阵出发,计算宏观弹性常量的方法。