传统电子元件的信息载体都是电子电荷,电子的自旋没有被利用。近些年来,半导体自旋电子学的研究表明,稀磁半导体（DMS）能够同时利用电子的电荷和自旋来进行信息的处理和存储。但目前的关键问题是自旋极化电子注入到半导体材料中的效率很低,这就需要寻找高自旋极化度的磁性材料。半金属（half-metallic）铁磁体有着较高的居里温度和接近100%的高自旋极化率,因此,它无疑将会成为理想的半导体自旋电子注入源。TiO₂基稀磁半导体以其优异的稳定性和磁学性质已经成为研究的热点。本文的目的是借助计算机模拟了解过渡金属杂质原子的掺杂位置对金红石相TiO₂结构稳定性及其电子结构的影响。我们的工作是利用基于密度泛函理论（DFT）的平面波赝势方法研究杂质原子的位置对V、Cr掺杂的金红石相TiO₂稳定性和电子结构的影响,并且讨论了Mn、Fe和Co delta掺杂TiO₂的电子结构和磁学性质。对于Ti6M2O16（M=V、Cr）,我们的计算发现自旋向上的电子能带是金属性的,而向下自旋的电子能带在费米面附近有一个明显的带隙,并且它的总磁矩等于或接近于整数的,有室温铁磁性;杂质原子距离比较近的两种构型的体系总能量最低,并且比较接近,这主要是由于John-Teller效应和p-d杂化的作用。Mn delta掺杂TiO₂的基态为反铁磁性的,而Fe、Co delta掺杂时为铁磁基态;Co delta掺杂TiO₂不存在反铁磁态,其顺磁态能量跟铁磁态能量差说明其具有室温铁磁态。Fe delta掺杂TiO₂具有室温铁磁性,并且在费米面附近,Fe的eg轨道发生分裂,这是John-Teller效应的作用。Co离子具有较高的轨道磁矩,所以Co原子在TiO₂晶胞中的磁矩并没有想象中那么大。