本论文主要利用第一性原理计算方法研究稀磁半导体。首先结合Monte Carlo方法研究了传统的Co掺杂ZnO稀磁半导体。然后研究了新型的、用非磁性阳离子掺杂来得到的稀磁半导体，主要包括Cu掺杂AlN和Ag掺杂GaN这两种体系。最后也介绍了掺杂对稀土永磁材料YCo₅磁特性的影响。论文的内容具体安排如下：1、首先介绍了自旋电子学、稀磁半导体的概念和稀磁半导体的研究概况。还详细介绍了本论文所涉及的基本理论基础——第一性原理计算方法。包括：（1）第一性原理计算的理论基础：密度泛函理论；（2）第一性原理计算的实现过程；（3）第一性原理计算程序包VASP。2、其次，利用第一性原理计算得到Co掺杂ZnO的电子结构，发现其具有稳定铁磁态的原因是由于它具有半金属的能带结构。利用第一性原理计算得到的磁性耦合强度结合Monte Carlo计算，得到了三种不同掺杂浓度时的居里温度。其中较高浓度情况下的居里温度已经超出室温，故Co掺杂ZnO是有应用前景的稀磁半导体材料。3、然后，研究了利用非磁性原子Cu掺杂AlN得到的稀磁半导体。计算结果表明：Cu掺入AlN后变成自旋极化的，并通过p-d杂化相互作用使周围的N离子也变成自旋极化的；这些杂化最终导致在所研究的浓度内全部的Cu离子间形成稳定的铁磁性耦合。最后通过对比得出其居里温度可以达到室温或室温以上。4、接着，研究了具有半金属性和强烈铁磁性的Ag掺杂GaN稀磁半导体。计算结果表明：当Ag掺入GaN时，它变成是自旋极化的并带有有限的磁矩，最终导致体系具有稳定的铁磁性基态；Ag掺杂GaN具有半金属电子结构；在同样的浓度条件下Ag掺杂GaN的磁性耦合强度比3d过渡金属离子掺杂的GaN来得大。因此可以用比较低的掺杂浓度实现室温铁磁性，以避免或减轻传统CaN稀磁半导体的“团簇问题”。5、最后，研究了Fe，Ag掺杂对稀土永磁材料YCo₅磁特性的影响。发现：（1）掺杂会影响原胞的体积和几何形状；（2）当原胞的体积变化时Co的磁矩都出现了由高自旋态到低自旋态的转变；（3）当晶格常数a不变时，c/a比例的变化对体系的磁矩和磁晶各向异性有比较大的影响；（4）保持几何结构不变时，YCo_5-xFe_x的总磁矩与掺杂浓度的关系在掺杂原子个数为4的时候出现一个峰值，Co原子的磁矩并没有受到Fe杂质的影响。然而，Ag掺杂导致系统的总磁矩几乎线性地下降，并使Co原子的磁矩出现了由高自旋态到低自旋态的转变。