铁电材料因为其具有铁电性、压电性、热电性以及非线性光学等性能,在微电子领域有广泛的应用。作为一种重要的功能材料,铁电材料引起了科研工作者广泛的兴趣,而自发极化作为重要的代表其铁电性能的物理量,是研究的主要对象。本文以钛酸钡为研究对象,采用基于密度泛函理论的第一性原理方法对其结构以及极化特性进行理论计算研究。本文首先使用了第一性原理方法对立方相BTO和四方相BTO进行了几何结构优化,计算出来与立方相的晶胞参数为4.010,四方相的平均晶胞参数为4.004,与实验值误差不到0.5%。随后对两个相的电子结构进行了细致的分析,分析结果表明：BTO在铁电相与立方相都存在有Ti3d电子和02p电子的轨道杂化,且从态密度和能带结构图中可以看出,铁电相的杂化程度明显比顺电相高。且随着铁电相变的发生,Ti-0之间轨道杂化程度增强,体系总能量降低,从而保证了铁电相在常温的稳定性。接着通过改变Ti原子在z轴上的位置模拟BTO在电场上受到的作用,并建立几种构型,对其晶胞参数几何优化后,对它们进行结构上的第一性原理计算分析,接着进一步深入,计算Ti-0八面体中Ti原子的偏心位移对其原子构型和极化特性的作用和影响,结果发现当Ti原子沿z轴位移为0.02时,BTO仍为立方相,只是轨道杂化程度比原立方相要强。随着偏心位移的增大,氧八面体发生畸变,体系发生沿Z轴发生自发极化,变成铁电相。然后对Ti原子偏心位移优化后的BTO构型晶体的电子结构进行了理论计算,随着Ti偏心位移的增大,Ti与OⅠ由共价键结合变为离子键结合,Ti与0Ⅱ间的轨道杂化效应不断增强,且对照能带结构发现,带隙随着偏心位移的增大而减小,这有可能导致禁带的消失。