GaN光电阴极是紫外光电倍增管、紫外探测器等光电子器件的重要组成部分,在公安、航天、高能物理领域等领域有着广阔的应用前景。目前对GaN纳米线在光电阴极材料应用方面的研究还未见报道,亟待进一步的探索。在本文中,基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法被用于从微观层面分析研究GaN纳米线的电子结构和光学性质,为GaN纳米线光电阴极制备工艺提供了理论指导和基础。本文主要内容分为四个部分。第一部分介绍了第一性原理的理论基础和计算方法,对CASTEP软件包也做了简单介绍。第二部分介绍了本征GaN纳米线光电阴极方面的研究,包括对其相关计算的收敛性测试、不同截面尺寸GaN纳米线光电阴极的性质研究和表面H原子钝化对GaN纳米线光电阴极的影响。选取了较大尺寸并经过H钝化处理的GaN纳米线光电阴极作为计算的合理模型。第三部分介绍了对p型掺杂GaN纳米线光电阴极的相关研究,确定了 Mg原子为合适的掺杂元素,并分析了不同位置Mg掺杂对纳米线光电阴极性质的影响,以此指导p型GaN纳米线光电阴极的制备。第四部分介绍了 N空位缺陷对本征GaN纳米线光电阴极和Mg掺杂GaN纳米线光电阴极的作用,结果表明N空位的存在是制备高质量GaN纳米线光电阴极的重要阻碍,是下阶段实验研究工作的一大重点。