钙钛矿型复合氧化物材料由于其具有独特的晶体结构及优良物理性能，受到相关领域的广泛关注，其中一些材料现已被广泛地应用于氧化还原催化剂、固体电阻器、高温加热材料等诸多领域。本文针对具有典型钙钛矿结构的钛酸锶（SrTiO3）与钛酸钡（BaTiO3）材料，通过离子掺杂和替代，研究其能带结构及相应性质的变化。SrTiO3具有热稳定性好、介电损耗低、介电常数高等优点，已被广泛应用于陶瓷工业与电子机械领域，同时，SrTiO3优良的光催化活性在光催化领域也有着广泛的应用。BaTiO3是一种具有典型钙钛矿结构的强铁电材料，是钙钛矿型铁电体材料中数目最多，应用最为广泛的一类铁电体。通过对SrTiO3和BaTiO3的掺杂改性，不仅可以调节材料的居里温度使其升高或降低，而且还能够使材料的介电常数与电导率等发生明显的变化。目前，国内外诸多的科研工作者已经对这两种材料的掺杂体系做了大量的研究工作，并且取得了一定的进展，但是对于这两种掺杂体系电子结构的变化及其与性能的关联等方面的了解还有一定程度的不足。基于此，本文采用基于密度泛函理论为基础的第一性原理平面波赝势方法，对SrTiO3与BaTiO3材料的掺杂改性进行了研究。计算过程采用Materials Studio6.0中的CASTEP模块。主要的研究内容及结果如下：一、系统地计算了理想SrTiO3、Ba单掺SrTiO3、Ba-Gd共掺SrTiO3这三种体系的能带结构、态密度以及分波态密度，给出了几何优化后的晶格常数、禁带宽度，并且将三种体系的能带结构与态密度、分波态密度进行了对比分析。结果表明：Ba单掺SrTiO3体系中，几何优化后的晶格常数为3.95602。对能带结构分析可知，掺杂体系同未掺杂的SrTiO3体系一样表现为间接带隙的特征，由于杂质的掺杂使得体系的禁带宽度减小，并且由于Ba原子的掺入，还使得体系的能带数发生了变化。Ba单掺SrTiO3体系仍然表现为绝缘性。而对Ba-Gd共掺杂SrTiO3体系进行结构优化后，可以发现，掺杂结构原本具有的对称性也发生了变化，结构发生了畸变。共掺体系表现为直接跃迁型能带结构，体系的价带顶穿过费米能级进入导带区，导致本征载流子浓度升高，明显提高了材料的电导率，改善了SrTiO3的导电性能。二、以立方相的BaTiO3为基底，选取La、Sm、Gd、Dy、Ho、Yb、Lu七种稀土元素作为掺杂原子进行掺杂，对不同元素的掺杂体系计算了其相应的能带结构，态密度以及分波态密度，并主要对La、Gd、Yb这三种具有代表性的掺杂体系进行系统的分析。结果表明：稀土掺杂后，结构仍然呈现出间接带隙的特征，禁带宽度大致上保持在1.7eV~2.2eV左右。在La掺杂的Ba0.75La0.25TiO3和Gd掺杂的Ba0.75Gd0.25TiO3这两种体系的能带结构中，体系的导带底均穿过费米面，掺杂体系呈现出一定的导电性，而在Yb掺杂的Ba0.75Yb0.25TiO3体系中，由于Yb的4f电子为满壳层，结构稳定，电子不易失去，因此Yb掺杂的Ba0.75Yb0.25TiO3材料呈现出绝缘性。对七种稀土元素掺杂体系态密度的对比研究结果发现，在这七种掺杂体系中，除了Yb的掺杂体系之外，其余六种掺杂体系均呈现出一定的金属导电性。并且，随着稀土元素原子序数的增大，La、Sm、Gd、Dy、Ho五种掺杂BaTiO3体系的费米面态密度值有着逐渐增大的趋势，体系呈导电性逐渐增强的趋势，而在Yb掺杂体系中，态密度值却突然变得很小，体系没有明显的金属性，在Lu掺杂的体系，态密度值却又变回到比较大，体系同前面所说的五种掺杂体系一样呈现导电性。这与有关的实验性文献的结果相吻合。