无论是应用在透明电子材料还是在太阳能电池材料方面，发展具有高性能的透明导电氧化物材料都非常重要。在很多电子器件中，n-型的透明导电氧化物已经得到广泛的使用，但是与之对应的p-型透明导电氧化物并没有普及，原因是由于p-型透明导电氧化物空穴有效质量较大，导致了载流子迁移率较低，而有关学者通过高通量计算方法预测钛酸铅是一种空穴有效质量较小的具有潜在p-型导电性的半导体材料，钛酸铅在实验上的禁带宽度值约为3.4eV，所以本征的钛酸铅薄膜的导电性较差，在可见光波段透过率较低，所以我们可以在晶体中引入点缺陷（杂质、空位）来提高钛酸铅的导电性和光透过率。从而为实验上获得具有高透过率、高电导率的钛酸铅薄膜提供理论依据。基于第一性原理计算，研究了N掺杂四方相与立方相钛酸铅的稳定性、晶格常量、电学性质和光学性质，发现钛酸铅中Ti-O键具有较强的离子性，Pb-O键有较弱的共价键特性，通过对能带结构与态密度的分析，费米能级进入价带，得出氮掺杂钛酸铅具有p-型半导体的特性，并对其空穴有效质量和相对空穴数进行了计算。由于掺杂体系电荷不平衡，进一步对氮掺杂立方相钛酸铅的自补偿效应进行了研究，氧空位的出现导致氮掺杂钛酸铅的带隙进一步减小，费米能级重新回到价带顶位置，费米能级以上的受主态消失，p-型导电性被补偿；当考虑掺杂体系的自旋极化效应时，发现氮掺杂钛酸铅出现自旋极化现象，而含有氧空位的氮掺杂钛酸铅没有出现自旋极化现象；研究了不同氮掺杂浓度钛酸铅的能带结构、空穴有效质量、电导率和光吸收谱，发现随着氮掺杂浓度的增大，禁带宽度变窄，空穴有效质量变小，电导率先急速上升然后又缓慢下降，当氮掺杂浓度为2.5at%时，体系的电导率最大，而且在可见光区域的光谱吸收最强；另外，对钛酸铅晶体中存在的三种不同原子空位进行了研究，Pb空位在三种缺陷中的形成焓最小，最容易形成，在它的能带结构图中费米能级进入价带，杂质态形成受主能级，带隙值是1.677eV，它的空穴有效质量很小，表明载流子迁移率较大，Pb空位使晶体在低能量光子波段（2eV）出现一个吸收峰，在5eV～10eV较高能量范围内的光吸收程度也有所提高；Ti空位也导致晶体的能带结构中出现受主态，它的光吸收图谱的变化趋势与含有Pb空位的钛酸铅一致，但在4eV～5.6eV范围内光吸收强度比本征钛酸铅弱；O空位使晶体能带图中的费米能级进入了导带，显示出n-型半导体导电特性，禁带宽度值是1.554eV，与存在Pb、Ti空位的晶体的光吸收图谱比较，含O空位晶体的能量吸收谱在低光子能量临近的吸收峰强度减弱，其它能量区域没有明显变化。