概念描述：能带，能带结构可以解释固体中导体、半导体、绝缘体三大类区别的由来。 一般常见的金属材料，因为其传导带与价带之间的“能隙”非常小，在室温下 电子很容易获得能量而跳跃至传导带而导电，而绝缘材料则因为能隙很大，电子很难跳跃至传导带，所以无法导电。一般半导体材料的能隙介于导体和绝缘体之间。因此只要给予适当条件的能量激发，或是改变其能隙之间距，此材料就能导电。

在通常的能带结构中，会涉及到以下几个概念：费米能级以下的称为价带（valence band，VB），价带能量最高的地方称为价带顶（VBM，valance band maximum）;费米能级以上的称为导带（conduction band，CB），导带能量最低的地方称为导带底（CBM，conduction band minimum）；CBM和VBM之间的宽度称为带隙，一般用Eg表示；如果CBM和VBM在同一波矢方向，则该材料是直接带隙半导体；如果不在同一波矢方向，则是间接带隙半导体。

第一性原理计算的基本思想是将多个原子构成的体系看成是由多个电子和原子核组成的系统，并根据量子力学的基本原理对问题进行最大限度的“非经验性”处理。它只需要5个基本常数（m0，e，h，c，kB）就可以计算出体系的能量和电子结构等物理性质。它可以确定已知材料的结构和基础性质，并实现原子级别的精准控制，是现阶段解决实验理论问题和预测新材料结构性能的有力工具。并且，第一性原理计算不需要开展真实的实验，极大地节省了实验成本，现已被广泛应用于化学、物理、生命科学和材料学等领域。

适合的研究方向包括但不限于：催化、电池、半导体、金属材料、非金属材料、合金、纳米材料等

可以计算的体系包括但不限于：晶体、非晶、二维材料、表面、界面、固体等

常用软件：VASP，MS，CP2K，QE等

可以计算的内容包括但不限于：

材料的几何结构参数（如键长、键角、二面角、晶格常数、原子位置等）

材料的电子结构信息（如电荷密度、电荷差分密度、态密度、能带、费米能级、功函数、ELF等）

材料的光学性质（如介电常数等）

材料的力学性质（如弹性模量等）

材料的磁学性质（如磁导率等）

材料的晶格动力学性质（如声子谱等）

材料的表面性质（如吸附能，催化计算等）

复合材料的性质（异质结等内容）等等