本文对过渡金属氮化物晶格畸变研究及大尺度第一原理计算方法的发展进行了阐述。本研究分为两个部分：　　 第一部分利用全势线性缀加平面波方法(FLAPW)对过渡金属氮化物(ScN、YN)的各相结构进行电子结构和能量学研究，并探索了原子构型对材料性能的影响。通过计算和分析得出：①当晶体结构的配位数为整数时，体系电子结构仅仅由于单胞体积或化学键性质的改变而发生微小变化，c/a∈[1.26，1.208]时，ScN体系属于ho结构，配位数为5，其电子结构和物性因c/a的改变无明显变化；c/α∈[1.68，1.40]时，ScN体系属于类-钎锌矿结构，配位数为4，其电子结构和物性的变化为单胞体积和化学键性质改变双重因素作用的结果，呈现出平缓的变化趋势。②当晶体结构为过渡态时，我们定义此时的配位数为分数，体系原子构型的变化可以被看作是分数配位数的改变，其电子结构和物性将随之产生较大响应。c/α∈[1.40，1.26]，ScN体系属于由类.纤锌矿结构向六方ho结构过渡的结构，其相关性质由于c/α的改变而产生明显变化：间接带隙宽度由～4.0eV减小为～1.0eV；且能带结构的形状也发生明显变化，间接带隙位置由M→∑逐渐变为г→K。3)NaCl结构为YN体系的基态原子构型，六方ho结构为可能的亚稳态。无论是NaCl结构，六方ho结构还是纤锌矿结构，体系的色散关系都呈现出半导体材料的特性。预计对c/α的响应和ScN体系相似。因而在材料制备中，可能通过生长环境的改变，得到特殊的原子构型，如生成位于c/α∈[1.40，1.26]区域的ScN体系材料，则其性质对外界环境变化的响应巨大，从而将可能被用作压电材料和可调发光器件。　　 第二部分对DVM-DAC-MPI大尺度计算程序的计算性能进行了测试，通过对测试结果及程序源代码和相应物理内涵的分析，给出了具体的优化方案：并在该程序的框架下探索作用于各原子上力的计算，为程序最终实现对原子构型的弛豫优化提供前提条件：通过对程序的源代码的仔细的分析，并结合DVM-DAC-MPI算法本身所包含的物理内涵及数学解析，指出解决目前程序中存在的问题最有效的方法之一就是对程序并行度的提高：⑴积分点求和的并行实现；⑵并行框架的调整；⑶或引入对称性，并给出了加快体系收敛速率的经验方法。通过对DVM-DAC-MPI算法中原子上作用力的具体解析形式的详细分析，结合程序技巧和实际物理意义的考虑，给出了其在程序计算中的关键问题：①三维数值积分的程序实现；②波函数一阶偏导及二阶偏导的计算的理论分析和解决方案，为最终完成对原子上作用力的计算提供了理论依据。