近年来，具有半金属特性的d0铁磁体是自旋器件领域有望实现自旋注入的关键材料之一。它成功避开了传统方法制备的稀磁半导体中磁性元素第二相的干扰，因此，在稀磁半导体领域，有必要去研究通过掺杂非磁性元素将非磁性半导体转变成d0铁磁体的可能性。本工作主要是基于密度泛函理论和前人的研究基础，我们利用VASP第一性原理计算程序包研究了以CdS和ZnS为基的d0铁磁性。揭示了利用非磁性元素掺杂和自掺杂方法在CdS和ZnS基中产生d0铁磁性的物理机制。本论文的主要研究内容和主要结果如下：第1章，回顾了自旋电子学和稀磁半导体相关概念；总结了解释半导体中磁性起源的各种交换相互作用机制。综述了以CdS、ZnS和ZnO为基的d0铁磁体的最新研究进展。第2章，介绍了求解求解薛定谔方程所用的Born-Oppenheimer近似、Hartree-Fock近似、单电子近似方法和以密度泛函理论为基础的第一性原理计算电子结构的方法。第3章，基于第一性原理计算，我们研究了CdS块体和薄膜中的因中性态本征缺陷Cd和S空位诱导的电子结构和磁性。对于CdS块体材料，磁性起源于本征Cd空位而非S空位。有望在CdS块体材料中获得居里温度高于室温的高温铁磁性。对于CdS薄膜材料，在(111)表面Cd和S空位都不能产生任何磁性；而在以S原子为终端的(001)表面因表面效应而导致了局域磁矩。预测的以S原子为终端的(001)表面上的铁磁性可以解释实验中观察到的磁性行为。同样，不同尺寸的球状CdS量子点也出现铁磁性行为，这与表面未饱和的悬挂键相关的表面态有密切相关，未饱和的悬挂键是纳米晶体表面出现磁性的主要原因。第4章，基于第一性原理密度泛函理论广义梯度近似方法计算，我们研究了一个和两个C原子掺杂的石墨烯类单层结构的CdS中的电子结构和磁性。结算结果表明C掺杂的CdS单层体系展现出半金属特性，每个C掺杂原子产生的总磁矩大小为2.0μB。采用广义梯度近似获得了与采用HSE06杂化函数方法一致性的结论。磁矩主要来源于带隙中的自旋极化的C-2p态。C掺杂的单层CdS具有280K的居里温度，其长程铁磁性相互作用可归因于通过C-Cd-S耦合链进行的p-d和p-p的杂化作用。N掺杂的CdS单层体系依然是半导体，每个N原子产生大小为2.0μB的总磁矩。局域于N原子上的磁矩彼此为弱AFM耦合。第5章，基于广义梯度近似(GGA)和广义梯度近似加Hubbard U (GGA+U)框架下的泛函密度理论(density functional theory DFT)计算，我们研究了非磁性贵金属Pd掺杂闪锌矿ZnS中的电子结构和磁性。GGA和GGA+U两种方案都预测Pd掺杂的ZnS体系为半金属材料，每个Pd产生大约体2.0μB的总磁矩。半金属铁磁性起源于Pd-4d与S-3p之间的p-d杂化作用和双交换机制。结果表明在ZnS基质中掺杂非磁性4d元素不失为有一种获取有应用前景的稀磁半导体材料的方法。