由于其优异的物理和化学性质,一维纳米结构已经成为重要的半导体材料。其中氧化锌和硅纳米线被认为是发展纳米器件最有前途的两种功能材料。本论文通过密度泛函理论研究了氧化锌和硅纳米线的结构和电子性质。我们首先研究了一维氧化锌纳米线和纳米管的结构稳定性和电子性质。首次发现了倾斜的三氢化物饱和的硅(111)表面。得到了四族纳米结构的内聚能与H/M(M=碳、硅、锗、和锡)的完美线性关系,并且提出了一种实现硅纳米线有效掺杂的可能方法。　　 第一章是绪论,其中我们简要介绍了一维硅和氧化锌纳米线,并从实验和理论两方面回顾了其研究进展。最后,概述了本论文在一维纳米结构研究中所做的工作和意义。　　 第二章介绍了密度泛函理论的基本框架,并且回顾了本论文中所使用的一些基于密度泛函理论的软件包。　　 第三章分别研究了三角形和六角形氧化锌纳米线的结构和电子性质。我们发现表面重构对纳米线的稳定有着重要的作用,裸露和完全饱和的氧化锌纳米线是半导体,而部分饱和的纳米线则呈现金属性质。　　 第四章研究了单壁和厚壁氧化锌纳米管的原子弛豫、结构稳定性和电子性质。厚壁氧化锌纳米管的稳定性主要由管壁决定而不依赖于直径,并且厚壁氧化锌纳米管比单壁氧化锌纳米管稳定。单壁和厚壁氧化锌纳米管都是半导体,并且带隙都比固体的带隙要大。　　 第五章模拟了硫化锌纳米线的结构稳定性和电子性质。我们发现硫化锌的结构稳定性主要由表面原子的比率来决定。裸露和氢饱和的硫化锌纳米线都是半导体,并且都有着比固体要大的带隙。此外,氢饱和对硫化锌纳米线的最高占据轨道和最低未占据轨道影响特别明显。　　 第六章报道了三氢化物饱和的硅表面和纳米线的结构稳定性和电子性质。我们发现倾斜的三氢化物饱和的硅表面是最稳定的,并且同样的趋势在<110>硅纳米线上也存在。进一步,我们发现倾斜的三氢化物在四族半导体纳米材料中普遍存在。　　 第七章中,我们基于模型分析和第一性原理计算提出了氢饱和的四族半导体纳米材料的内聚能与H/M(M=碳、硅、锗、和锡)有着理想的线性关系。相应地,H/M比成为了预测四族纳米结构稳定性的理想参数。我们的模型在硅纳米线中得到验证,并且进一步可以预测四族量子点的幻数。这个发现从实质上改变了我们对纳米结构稳定性的理解,并且能有效地预测其结构性质。　　 第八章我们研究了<112>硅纳米线的掺杂稳定性,并且可以通过表面修饰的方式调节硅纳米线的电子性质。硼和磷原子在硅纳米线中有不同掺杂行为。而在硼和磷原子公共掺杂时,可以形成稳定的供体-受体对,并且倾向于位于(110)和(111)面的交界处。此外,我们提出了一种实现硅纳米线有效掺杂的方法。