上个世纪以来,稀磁半导体由于其同时具有电荷和自旋两种自由度,而受到了广泛关注。能够在室温下仍具有铁磁性的稀磁半导体将有非常大的应用前景。在研究初始,对于稀磁半导体的研究都集中于过渡金属掺杂的传统化合物半导体,如Mn掺杂Ⅲ-V族半导体,然而居里温度过低成为了限制这些材料应用前景的最大因素。2000年,Dietl等人采用第一性原理计算,在理论上预测了宽直隙禁带半导体材料有可能在高的居里温度下具有铁磁性,许多研究进而转向了开发这些材料,包括研究过渡金属掺杂禁带氧化物半导体,如TiO2, ZnO, SnO2等。与上述氧化物半导体材料相比,以Cu20为基底的稀磁半导体材料受到比较少的关注。Cu20是极少数的本征p型直隙禁带半导体材料之一,具有很多的特性,如果将其作为基底产生的稀磁半导体材料,将可以直接应用于自旋p-n结以及自旋LED灯等多种自选电子器件中。本文故对Cu20分别进行理论分析和实验研究。本文首先采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,选用VASP理论计算软件对不同元素掺杂Cu20的效果进行研究比对,结果发现Ni离子在Cu20中有较强的自旋相互作用,并且有较高的居里温度。考虑到Ni在Cu20中的固溶度问题,最终选定掺杂NiO浓度为1%的Cu20作为实验的研究对象。采用了物理固相法作为实验方法,得到掺杂NiO浓度为1%的Cu20样品,并且用同样的方法生成纯Cu20作为对比,用XRD、SEM、PPMS等测试工具,对样品的结构表征、样品组分、晶向及磁性性能等进行研究分析。实验结果与理论分析结果较吻和,样品即使在室温下也表现出较强的铁磁性,证明掺杂NiO浓度为1%的Cu20是具有实际应用前景的稀磁半导体材料。