采用基于密度泛函理论的第一性原理,研究了几种钙钛矿铁电材料的电子结构、弹性系数及光学性质,并且研究了球状和柱状纳米si晶粒的光学性质。具体包括：第一,通过计算铁电相和顺电相BiFeO3的电子结构,揭示了其铁电性起源；第二,第一性原理计算弹性时,交换关联函数与晶格常数对计算精确度影响较大,而且,由于缺乏BiFeO3弹性顺度系数的实验值,为了计算室温下BiFeO3材料的弹性顺度系数,首先计算了具有实验结果的PbTiO3材料,然后采用相同的方法计算了BiFeO3的弹性顺度系数；第三,计算了CaZrO3和BaZrO3的能带结构及光学性质,结果表明,BaZrO3直接带隙和间接带隙分别为3.49 eV和3.23 eV。CaZrO3直接带隙和间接带隙分别为3.73 eV和3.38 eV。BaZrO3介电函数虚部上有8个明显的峰,CaZrO3介电函数虚部上有9个明显的峰。这两种材料的介电函数与光子能量的关系在低能区比较接近,在高能区差别比较大,而且在其他光学参量上低能区也比较相似,高能区差异较大,在高能区,CaZrO3相对BaZrO3峰有向更高能量方向偏移的特点；最后计算了球状和柱状不同尺寸纳米Si晶粒的能带结构和光学性质,结果表明,随着颗粒尺寸变小,带隙随之增大,光学吸收峰也随之出现了蓝移现象。这与实验结果很好的吻合,揭示了纳米材料的发光机理。