ZnS-CaS合金由于巨大可调制的带隙,在紫外光电器件有着很大的应用潜力。然而,由于硫化物不确定的相变关系和复杂的晶体结构,阻碍了人们对硫化物的深入理解。在这里我们分别通过从头开始的进化算法的变组分结构搜索和特殊准随机结构方法,对ZnS-CaS体系的有序和无序结构进行模拟研究。获得的主要成果如下:1.所有二元化合物的实验合成相都在结构搜索中发现,同时在压力作用下发现了三种新的合金稳定相I4/mcm-CaZnS₂、R3?-Ca₂ZnS₃和R3?-Ca₇Zn₂S₉,它们在常压下可以保持动力学稳定性和力学稳定性。我们构建了ZnS-CaS合金在压力作用下的热力学凸包图和压力-组分相图,并且发现由于二元化合物的体弹模量不同,随着压力的增加,富钙相比富锌相更容易热力学稳定。2.尽管ZnS和CaS都是宽带隙半导体,合金化可以使它们的带隙调制到2.0eV以下,这是固态照明和高效太阳能电池的理想应用范围。虽然CaS的带隙比ZnS小,但当Ca浓度增加时,S原子与Zn原子之间p-d斥力变弱,使得合金的带隙反常增大,另一种通过减弱这种能级斥力来增强带隙的方法是压力引起的3d轨道束缚能的增加,这使得含d轨道电子的化合物的带隙先增大后减小。3.最后我们作出了ZnS-CaS合金体系的混合焓曲线和温度-组分相图,讨论了合金无序体系中较大且不对称混溶间隙的性质,表明异质结构合金可以通过非平衡生长的实验技术合成,为实验合成和进一步研究奠定了坚实的基础。