GaN、AlN以及Ga N/AlN的异质结构作为第三代半导体在紫外发光器件以及在高功率、高频、高温等电子器件等方面具有广泛的应用。其中GaN/AlN半导体超晶格作为一种人工材料,可以通过调节势垒层的厚度比、控制掺杂等方式控制材料性质,引起了人们的广泛关注。本文基于密度泛函的第一性原理计算,通过研究纤锌矿与闪锌矿结构的GaN/AlN超晶格体系在不同势垒层的厚度比和掺杂离子情况下,系统探究结构调控、结构缺陷以及掺杂对电学性质的影响,这将为新型超晶格器件设计与研发提供理论指导,主要研究结果如下:首先,主要讨论本征半导体超晶格结构的带隙变化。结果表明:在保持超晶格总层数不变的情况下,无论是对纤锌矿或是闪锌矿结构体系,随着势垒层的加厚其能带间隙均呈现先减小后增大的抛物线的趋势。当超晶格势垒势阱层的厚度相等时,其带隙达到最小值。其次,主要研究空位缺陷对超晶格能带结构的影响。结果表明:氮空位为GaN/AlN半导体超晶格的主要缺陷。对于纤锌矿结构,阳离子缺陷(比如Al或者Ga空位)易在界面B(GaN区域的最后一层Ga层和AlN区域的第一层Al层之间的界面),而阴离子缺陷(N空位)易在势阱层(GaN区域)内形成。最后,主要研究掺杂Mg和Si离子对纤锌矿和闪锌矿两种结构的能带结构的影响。研究发现,对于纤锌矿和闪锌矿体系,Si原子掺入结构的形成能比Mg原子的形成能低,表明Si掺杂原子较易引入结构,并且杂质易引入势阱(GaN)区。同时,发现闪锌矿结构较纤锌矿结构更易于掺杂。